Физики: есть лишь вариант реальности, который фиксируется в момент измерения
Фундаментальная неопределенность и гипотеза параллельных вселенных
Квантовая механика — удивительная вещь. Она позволяет задавать неимоверные вопросы и получать, мягко говоря, странные ответы. В том числе и фантастические.
Например: в какой мере события в нашей жизни можно считать вероятностными? Становятся ли они реальными в параллельной Вселенной?
Фундаментальная неопределенность
Одним из самых больших различий между классическим и квантовым миром является понятие детерминизма. В классическом мире все уравнения, которые определяют законы природы, прописываются через «воспринимаемые» показатели - время, массу, заряд, положение и импульс. Они подскажут прошлое или будущее частиц.
Но в квантовой Вселенной все не так. Независимо от того, насколько точно вы измеряете определенные свойства объектов, всегда существует фундаментальная неопределенность, которая не позволяет віявить эти свойства «здесь и сейчас».
Чем точнее вы измеряете свойства, которыми может обладать частица или система, тем больше становится присущая им неопределенность — от нее нельзя избавиться, уменьшить критические значения измерений. Это фундаментальное соотношение, известное как принцип неопределенности Гейзенберга, его невозможно обойти.
Например, если вы с предельной точностью измеряете положение частицы, то тем неопределеннее становится импульсе этой частицы. Независимо для каждого из трех пространственных измерений, которые мы занимаем.
Если вы измеряете массу покоя нестабильной частицы, вы обнаружите фундаментальную неопределенность, связанную с ее массой покоя. Ибо есть связь между временем жизни частицы и энергией, включая энергию массы покоя (через E = mc2) этой частицы.
Если вы экспериментируете со стабильной частицей, то вы можете измерить ее спин в любом направлении: x, y или z.
Однако при этом вы уничтожаете всю имевшуюся до этого информацию о его спине в двух других перпендикулярных направлениях. Есть фундаментальная неопределенность между собственным угловым моментом в разных направлениях.
В квантовой физике вполне нормально получить не просто два возможных результата, а непрерывный спектр вероятностей. Только измеряя Вселенную, мы узнаем, какой из вероятностных исходов описывает нашу реальность. А это, согласитесь, Задача.
Эксперимент с двойной щелью
Одной из проблем квантовой механики: "что необходимо для того, чтобы физически существовала Вселенная?".
У нас есть представление о некоей объективной реальности - "действительной реальности" - которая не зависит ни от системного наблюдателя, ни от внешнего влияния. Вселенная существует так, как она существует, не обращая внимания на то, что кто-то наблюдает или взаимодействует на нее.
Сама по себе объективность («реальность») не является чем-то, в чем мы уверены. Она прочно существует в нашем мозгу; мы не можем отделить субъективное восприятие от «объективного мира».
Что происходит, когда мы проводим эксперимент с двойной щелью? Если на экране имеются две узко расположенные щели, и вы просвечиваете их светом, то освещенная картина, которая появляется за экраном, представляет собой множество ярких линий, повторяющих форму щели, в перемешку с темными линиями между ними.
Суть эксперимента с двойной щелью: пока вы не поймете, через какую щель проходит свет, вы всегда получите интерференционную картину.
Эксперимент подтверждается, даже если вы пропускаете свет по одному фотону за один раз. Несколько фотонов не интерферируют друг с другом. Каждый отдельный фотон интерферирует сам с собой.
Посылая более тяжелые частицы, электроны к примеру, вы все равно получите интерференционную картину.
Она перестает быть истинной, если вы начинаете измерять, через какую щель прошел каждый фотон (или другая частица).
Бесконечное число параллельных Вселенных
Это одна из загадок квантовой механики: кажется, что она открыта для интерпретации. Существует ли неопределенное по своей сути распределение возможных исходов, а конкретное измерения просто "выбирает", какой именно исход произошел в этой Вселенной?
Является ли все неопределенным до того момента, когда производится измерение, а сам факт измерения является критическим действием, которое приводит к коллапсу квантовомеханической волновой функции?
Или же дело обстоит так, что каждый возможный исход, который мог бы произойти, на самом деле фиксируется, но просто не в нашей Вселенной? Возможно ли, что существует бесконечное число параллельных Вселенных, и что все возможные исходы бесконечны во множестве из них? Но для того, чтобы узнать, какой из них «объективен», требуется акт "измерения"?
Мы имеем дело лишь с интерпретациями квантовой механики. На данный момент единственные различия между Вселенными, которые они описывают, носят философский характер. С физической точки зрения, все интерпретации утверждают точные результаты для любого эксперимента, который мы проводим, независимо от времени и даже момента опыта.
Однако если существует бесконечное число параллельных Вселенных - и не просто в математическом смысле, а в физически реальном, - то частицам надо где-то «жить».
Нам нужна всего лишь одна "Вселенная", чтобы в ней было место, где каждый возможный исход представлялся «реальным». А это сработает только в том случае, если:
- Вселенная родилась бесконечной по размеру или она пребывает в бесконечном времени,
- космологическая инфляция - а точнее, вечная инфляция - правильно описывает нашу раннюю, до Большого взрыва, Вселенную.
Вселенная должна родиться бесконечной, потому что число возможных исходов, которые происходят в ней, увеличивается быстрее, чем число независимых Вселенных, которые появляются даже в вечно раздувающейся Вселенной.
В противном случае просто невозможно иметь "достаточно Вселенных", чтобы вместить все возможные исходы.
Но если Вселенная родилась бесконечной и произошла космическая инфляция, то Мультивселенная включает бесконечное число независимых Вселенных, которые начинаются с начальных условий, идентичных нашим.
В таком случае все происходит бесконечное количество раз. Существует бесконечное число копий вас, меня, Земли, Млечного Пути и т.д., в бесконечном числе независимых Вселенных.
И в некоторых из них реальность разворачивается идентично тому, как она присутствует здесь, вплоть до момента, когда происходит одно конкретное квантовое измерение.
Для нас в нашей Вселенной все сложилось одним образом; для версии нас в параллельной реальности, возможно, этот исход - единственное различие всей космической истории.
Граница между определенностью и неопределенностью; прошлое и будущее
Но когда мы говорим о неопределенности в квантовой физике, мы обычно имеем в виду результаты, которого еще не измерены или не определены.
В нашей Вселенной неопределенными являются не прошлые/определенные события, а только события, возможные результаты которых еще не ограничены измеряемыми величинами. То есть «возможные события» становятся «определенными» в момент «акта творения», когда они происходят, переходя из мира вероятностей в мир реальный, физический.
Если мы подумаем об эксперименте с двойной щелью, который уже произошел, то после того, как мы увидели интерференционную картину, невозможно сказать, прошел ли конкретный электрон через "щель №1" или "щель №2" в прошлом.
Мы произвели измерение, мы могли его сделать, но то, что мы не сделали, привело к появлению интерференционной картины, а никак не к появлению двух "куч" электронов.
Не существует Вселенной, где электрон проходит либо через "щель №1", либо через "щель №2" и при этом создает интерференционную картину, интерферируя сам с собой.
Либо электрон проходит сразу через обе щели и попадает на экран таким образом, что тысячи и тысячи электронов создают интерференционную картину, либо происходят какие-то измерения, заставляющие электрон проходить только через "щель №1" или "щель №2", и никакой интерференционной картины не получается.
Что это означает?
Это значит - как признал сам Гейзенберг почти столетие назад что описание волновой функции Вселенной не применимо к прошлому. В настоящее время во Вселенной существует огромное количество неопределенных вещей, и все потому, что критическое измерение или взаимодействие для определения квантового состояния этой "вещи" еще не было произведено.
Другими словами, есть граница между классическим и квантовым - определенным и неопределенным - и граница между ними - то, когда вещи становятся реальными, а прошлое - фиксированным.
Такая граница, по мнению физика Ли Смолина, и определяет "сейчас" в физическом смысле: момент, когда то, что мы наблюдаем в данный момент, фиксирует определенные наблюдаемые события как окончательно произошедшие в нашем прошлом.
Мы можем думать о бесконечных параллельных вселенных в терминах возможного будущего, как о некоем бесконечно разветвленном дереве вариантов, но выбранная нами линия рассуждений не применима к прошлому.
По крайней мере, в нашей Вселенной, - для нашего восприятия определенные события уже были метафорически записаны на камне.
Иначе говоря, объективности не существует. Как и субъективного восприятия. Есть лишь вариант реальности, который фиксируется в момент измерения. Через мгновение мы имеем дело с иной физической реальностью, которую еще предстоит измерить.
-
Сценарий Третьей мировой войны: тотальное опустошение
Художник Нейл Хэллоран мастерски умеет превращать огромные наборы непонятных статистических данных в емкие и очень зрелищные ролики. В своем последнем проекте он проиллюстрировал зловещую статистику: общее число смертей, вызванное тотальным использованием ядерного оружия.
The Shadow Peace («Теневой мир») — это осыпающиеся, перевернутые пирамиды роста населения, лучше всяких цифр показывающие, как со временем «ядерная чума» уносит все больше и больше жизней. Прогнозирование последствий мировой ядерной войны может показаться абсурдным, но Нейл — мастер своего дела, и его картины являются всего лишь отражением горькой действительности.
Видео начинается с краткого урока по демографии: режиссер объясняет, как много людей рождалось и умирало на Земле за всю историю человечества, а также то, сколько людей обитает на планете сейчас. Третья Мировая война, по мнению Хэллорана, будет экстраполированием последствий разрушений, которые причинили бомбы, сброшенные на Хиросиму и Нагасаки еще в 1945 году, путем увеличения числа и поражающей мощи боеголовок. Автор исследует понятие массового ядерного обмена — ситуации, когда одна-единственная запущенная боеголовка вызовет панику в мировом сообществе и спровоцирует цепную реакцию, когда все страны хаотично обстреливают друг друга ядерными ракетами. В конце видео Нейл поднимает ряд практических вопросов: запрет на распространение ядерных боеголовок, всеобщее разоружение, а также эффективность уже существующих миротворческих инициатив.
ЗРК «Панцирь-С1»: пламенная буря в действии
«Панцирь-С1» разработан в 1994 году и принят на вооружение в 2010 году. Комплекс предназначен для ближнего прикрытия гражданских и военных объектов, в том числе комплексов ПВО большой дальности, таких как С-300 «Фаворит» и С-400 «Триумф», от всех современных и перспективных средств воздушного нападения. Речь идёт о летательных аппаратах, в том числе о малоразмерных беспилотниках и ракетах. Комплекс установлен на базе шасси КамАЗ и способен вести огонь в движении, прикрывая, к примеру, колонну на марше.
Арктическая версия ЗРПК «Панцирь» создана на базе гусеничного вездехода, отличается отсутствием пушки. Система способна совмещать систему захвата и сопровождения целей с пушечно-артиллерийским вооружением, создающим непрерывную зону перехвата цели от пяти метров в высоту и 200 метров дальности до 15 километров в высоту и 20 километров дальности, даже без внешней поддержки. Предполагается, что в будущем комплекс «Панцирь-С1» полностью заменит в российской армии ЗРПК «Тунгуска».
Как США построили сверхдешевую ракету с двигателем от учебной модели
Одной из наиболее важных технологий ракетостроения наших дней является прямоточный воздушный двигатель. Первая модель, разработанная еще 90 лет назад, использовала траекторию полета ракеты для того, чтобы обеспечить попадание воздуха в двигатель. Кислород попадает в камеру сгорания, где смешивается с топливом и обеспечивает тягу, позволяющую ракете продолжать полет. Теоретически это даже более простая технология, чет традиционное использование компрессора для нагнетания воздуха в двигатель, и оснащенные ей ракеты могут развивать скорость до 6 махов (7160 км/ч). Помимо увеличения скорости, ракеты могут перемещаться на втрое более протяженные дистанции на том же количестве топлива. В результате получается ракета, которая летит намного дальше, чем прочие модели, и дает ПВО противника меньше времени на реагирование.
Очевидным недостатком такой системы является необходимость прямой подачи воздуха для работы, так что самолеты и ракеты не могут использовать ее для взлета при полной остановке. Так что приходится прибегать к ракетам-носителям, который смог бы разогнать объект до скоростей, при которых воздух поступает в количестве, достаточном для исправной работы двигателя.
Но где же взять такую ракету? Мэтт Уолкер (Matt Walker), глава подразделения Airbreathing Propulsion в NAWCWD, рассказал Naval Aviation News, что его команда пошла на хитрость. Вместо того, чтобы разрабатывать ракету-носитель самостоятельно и с большими затратами, они использовали модельный ракетный двигатель стоимостью всего $900. Они даже могли купить детали с помощью кредитной карты, избегая трудоемкого процесса военной финансовой бюрократии. Способность просто заказывать и доставлять его вместо запуска на заводе-изготовителе ракетных двигателей делала процесс еще быстрее, а низкая стоимость означала, что они могли позволить себе часто проводить тестирования.
В результате, уже к третьему пуску рабочий прототип ракеты проявил себя во всей красе. В настоящее время команда продолжает работу над усовершенствованием ракеты, чтобы сделать ее еще более практичной и дешевой. Вместо того, чтобы делать ракету-носитель отпадающим после запуска элементом, инженеры хотят объединить ее с основной ракетой в единую систему с общей камерой сгорания. Уолкер полагает, что через 3−4 года уже будет готова рабочая модель, которая поступит в серийное производство.
Как финские ракетные комплексы накрыли полигон залпом из 240 ракет: зрелищное видео
В 2019 году военный оператор сил обороны Финляндии Самули Хаапла опубликовал видеоролик, снятый во время тренировочной миссии. В течение целой минуты десятки 122-миллиметровых ракет низвергаются с небес на землю, вздымая комья почвы и взрываясь в сполохах оранжевого пламени.
Съемку артиллерийского обстрела заслуженно считают одной из самых сложных для оператора задач. Дело не только в том, что случайно отлетевший осколок снаряда может повредить или вовсе уничтожить дорогостоящее оборудование. Сам принцип работы артиллерии, яркие взрывы и стремительный полет ракет, не позволяют во всей полноте передать динамику происходящего. Хаапла решил эту проблему, используя беспилотник DJI Phantom, который пролетел свыше 40 метров и в итоге захватил в объектив камеры всю панораму обстрела. Для этого ему пришлось пролететь в ударной зоне и, по словам самого оператора, несколько ракет пролетели прямо за летающим дроном.
РПГ с электронным прицелом: как белорусам удалось модернизировать советский гранатомет
Советский многоразовый ручной противотанковый гранатомёт РПГ-7 предназначен для борьбы с танками и другой бронетехникой, низколетящими воздушными целями, а также уничтожения живой силы противника в укрытиях. Простой и надёжный гранатомёт был принят на вооружение в 1961 году и с тех пор выпущен в более чем девяти миллионах экземплярах. Несмотря на преклонный возраст, он остаётся востребованным и в наши дни благодаря появлению новых боеприпасов.
РПГ-7 оснащается оптическим прицелом ПГО-7В3, а не так давно, в 2017 году, белорусский «ЦНИП» оборудовал его новым электронным прицелом ПД-7 с интегрированным баллистическим компьютером, который повышает точность стрельбы. ПД-7 устанавливается вместо оптического прицела и оснащён электронной системой, лазерным дальномером, датчиками температуры и атмосферного давления, а также анемометром.
Все данные обрабатываются баллистическим компьютером, который с учётом шести типов гранат для РПГ-7 рассчитывает точку падения гранаты, которая отображается в прицеле. Масса ПД-7 составляет два килограмма (масса РПГ-7 без прицела — 6,3 килограмма, длина — 95 сантиметров), а работает он от двух батареек типа AA, которых хватает на восемь часов. Модернизированный гранатомёт с новым прицелом белорусы назвали «Овод-Р».
Как работают гиперзвуковые ракеты и насколько они реально опасны
Этого оружия и правда стоит опасаться — гиперзвуковые ракеты могут менять траекторию полета, а из-за высокой скорости перехватить их очень непросто
Новые гиперзвуковые оборонные системы представляют собой важную проблему из-за их маневренности на всем протяжении траектории полета. Поскольку траектории их полета могут меняться по мере их перемещения, эти ракеты должны отслеживаться на протяжении всего полета.
Вторая важная проблема связана с тем, что они действуют не в том регионе атмосферы, где движутся другие ракеты. Новое гиперзвуковое оружие летает гораздо выше, чем более медленные дозвуковые ракеты, но гораздо ниже, чем межконтинентальные баллистические ракеты. На сегодняшний день достаточно хорошо отслеживать движение ракет в этом регионе атмосферы не может ни одна мировая держава.
Какими бывают гиперзвуковые ракеты и как они работают
Существует три различных типа гиперзвукового оружия, не связанного с межконтинентальными баллистическими ракетами: аэробаллистические, глиссадные и крылатые ракеты. Гиперзвуковая аэробаллистическая система сбрасывается с самолета, разгоняется до гиперзвуковой скорости с помощью ракеты-носителя и затем следует по баллистической траектории. Система «Кинжал», которую российские войска используют в ходе спецоперации на Украине, принадлежит именно к этому типу. Эта технология существует примерно с 1980 года.
Гиперзвуковую глиссадную боеголовку сначала поднимает ракета-носитель до большой высоты, а затем боеголовка к цели, маневрируя по пути. Примеры гиперзвуковых глиссадных аппаратов включают китайский Dongfeng-17 и российский Авангард. У США тоже есть подобная технология, но, как отмечают эксперты, она гораздо менее развита.
Гиперзвуковая крылатая ракета разгоняется до гиперзвуковой скорости, а затем использует воздушно-реактивный двигатель для поддержания этой скорости. Поскольку гиперзвуковые крылатые ракеты всасывают воздух в свои двигатели, им нужны меньшие ракеты-носители, чем глиссадным системам, а это значит, что они могут стоить дешевле и запускаться из большего количества мест. Гиперзвуковые крылатые ракеты уже созданы и испытываются в Китае и России.
Как расчёты С-400 уничтожили восемь ракет: удивительное видео
Тренировки зенитчиков Южного военного округа в Астраханской области на полигоне Капустин Яр тогда завершились боевыми ракетными стрельбами из комплексов С-400. Зенитчики успешно поразили восемь низколетящих скоростных высокоманёвренных целей ракет-мишеней «Кабан», «Бекас» и «Армавир».
В ходе подготовки к ведению огня военнослужащие совершили марши между противовоздушными боями подразделений на новые боевые позиции, провели тренировки по поиску, опознаванию и классификации высотных целей, а также отражению авиации условного врага.
Российская зенитная ракетная система большой и средней дальности С-400 «Триумф» предназначена для уничтожения аэродинамических и баллистических целей. Мобильные ракетные установки способны передвигаться по бездорожью. Время развёртывания из походного положения составляет пять минут. В настоящее время на вооружении России около 28-ми полков С-400.
Как российские ЗРК попали в руки американским военным
Чем же хороши и как работают российские ЗРК, приглянувшиеся армии США? После своего создания зенитный ракетный комплекс «Тор» превосходил как зарубежные, так и российские ЗРК. За рубежом до сих пор нет противовоздушной системы с подобными возможностями. ЗРК «Оса» же был лучшим в своём поколении по уровню помехозащищённости. Сегодня мы подобрали для вас ёмкую характеристику и историческую справку этих российских зенитных ракетных комплексов.
ЗРК «Тор»
Всепогодный тактический зенитный ракетный комплекс «Тор» предназначен для решения задач противовоздушной и противоракетной обороны на уровне дивизионного звена. Система способна прикрывать важные административные, экономические и военные объекты, первые эшелоны сухопутных соединений от ударов противорадиолокационных и крылатых ракет, дистанционно пилотируемых летательных аппаратов, планирующих авиабомб, самолётов и вертолётов, в том числе малозаметных. Российский ЗРК «Тор» может работать как в ручном, так и в полностью автоматическом режиме, контролируя обозначенное воздушное пространство и самостоятельно сбивая все неопознанные воздушные цели.
ЗРК «Оса»
Всепогодный войсковой зенитный ракетный комплекс «Оса» предназначен для прикрытия сил и средств мотострелковой или танковой дивизии во всех видах боевых действий. Тор-М1/2 является более эффективным комплексом: «Оса» испытывает затруднения при перехвате целей с низкой эффективной площадью рассеяния – беспилотников, крылатых ракет, малозаметных самолётов и вертолётов. Также у комплекса есть проблемы с перехватом целей, летящих на высоте менее 50 метров.
Какое обозначение в США имеют российские ЗРК? По классификации NATO и Минобороны США ЗРК «Оса» — SA-8 Gecko. ЗРК «Тор» обозначается следующим образом — SA-15 Gauntlet.
В учениях «Южный удар», кроме копий российских ЗРК «Тора» и «Осы», приняли участие вертолёт AH-64 Apache и бронетранспортёр БТР-80. Целью испытаний называют отработку навыков противодействия российской технике.
Свежие комментарии