Великий и ужасный космический аттрактор: что нас ждет в далеком будущем?

За последние десятилетия наше понимание Вселенной значительно расширилось. Тем не менее, всё ещё остаётся неисчислимое количество загадок Вселенной, и Великий центр притяжения, он же Великий Аттрактор, является одной из них. После Большого Взрыва, как известно, Вселенная начала расширяться во всех направлениях, и на сегодняшний день это расширение только набирает скорость. При этом пространство между различными галактиками ежедневно увеличивается. В настоящее время галактики отдаляются друг от друга со скоростью 2,2 миллиона километров в час. Кажется логичным предположение, что скорость галактик в вакууме, слева и справа от нас, одинакова, но это не так. Причиной тому, что их скорости неравномерны то, что на пути галактик встречаются и замедляют их скорость огромные сгустки материи. Материя притягивается к материи, поэтому мы можем наблюдать как галактики образуют кластеры и сверхскопления. Тем не менее этого все еще недостаточно для расчетов которые делают астрономы. Где-то там, далеко, в наиболее скрытой области пространства, лежит массивная гравитационная нерегулярность, которая была названа Великим Аттрактором. На протяжении миллиардов лет он притягивает нас и все близлежащие галактики к себе.

Читать далее

Обнаружено нарушение CP-инвариантности при распаде странных B-мезонов на заряженные каоны

Иллюстрация: CERN. Эксперимент LHCb сообщил о первом наблюдении нарушения зависящей от времени CP-инвариантности в распадах странных B-мезонов на заряженные каоны. Такой результат дополняет полученные ранее экспериментальные данные о CP-нарушениях в физике элементарных частиц, а в будущем он потенциально может объяснить дисбаланс между материей и антиматерией во вселенной. Доклад LHCb опубликован на сайте эксперимента, коротко об открытии сообщает ЦЕРН. Нарушение CP-инвариантности в физике элементарных частиц – это явление неинвариантности законов физики относительно операции зеркального отражения пространства с одновременной заменой всех частиц на античастицы. Впервые экспериментально такой эффект обнаружили в распадах каонов в 1964 году (за что Джеймс Кронин и Вэл Фитч удостоились нобелевской премии по физике за 1980 год), а в дальнейшем отклонения от CP-симметрии стали находить все в большем числе явлений на ускорителях. Подобные открытия привлекают особое внимание физиков, ведь существенное нарушение CP-инвариантности в физическом описании нашего мира позволило бы объяснить наблюдаемую асимметрию между количеством материи и антиматерии во вселенной.

Читать далее

D-Wave предложила квантовый компьютер на сверхпроводящих квантовых адиабатических вычислителях с квантовым отжигом

Канадская компания D-Wave объявила о создании машины для квантового отжига на 5000 кубитах, который превосходит прошлое поколение устройств по размеру, количеству связей между кубитами и скорости работы. Пресс-релиз опубликован на сайте компании. В то время как такие компании как Google, IBM и Rigetti пытаются построить полноценный квантовый компьютер, канадская компания D-Wave уже несколько десятилетий идет другим путем. D-Wave работает над созданием сверхпроводящих квантовых адиабатических вычислителей на основе квантового отжига — это устройства, которые могут решать только задачи оптимизации, но благодаря квантовому эффекту, туннелированию, потенциально они способны справиться с очень большими задачами, недоступными для классических устройств. Суть квантового отжига состоит в том, что квантовая система при достаточно низкой температуре находится в своем основном состоянии с наименьшей энергией. Это наименьшая энергия определяется гамильтонианом (функцией энергии), который задается видом исследуемой функции — у этой функции и ищется минимум.

Читать далее

Математическое моделирование позволило раскрыть механизм упрочнения стекла при охлаждении

С помощью компьютерного моделирования физики показали, как и почему стекло становится твердым при охлаждении. Оказалось, что при обычном превращении переохлажденной жидкости в аморфное твердое тело в материале возникает обширная разветвленная сеть частиц, на которые действует нескомпенсированная сила со стороны соседей. Это всегда приводит к возникновению дальнодействующих корреляций в поле механических напряжений внутри стекла. Именно такие сети и делают стекло твердым, несмотря на его аморфную структуру, пишут ученые в Nature Communications. В структуре стекол, в отличие от структуры кристаллов, дальнего порядка нет. Это аморфные системы — положение и ориентация соседних элементов (например тетраэдров SiO4 в случае силикатного стекла) в них жестко связаны, но при увеличении расстояния между элементами эта связь полностью теряется. В кристаллах именно система жестких химических связей обеспечивает твердость и не дает им разрушаться, а что служит заменой кристаллической структуре в аморфных телах и делает твердыми их, до сих пор до конца не понятно.

Читать далее

На пути поиска загадочных гипотетических нечётных совершенных чисел: нерешенные математические задачи

Не одно тысячелетие многих математиков интересовал вопрос существования нечётных совершенных чисел. В процессе его изучения они составили невероятный список ограничений для этих гипотетических объектов. Но новые идеи на этот счёт могут появиться благодаря изучению иных близких к ним объектов. Если нечётные совершенные числа и существуют, им придётся удовлетворять абсурдно большому списку ограничений. Будучи ещё старшеклассником, Пэйс Нильсен в середине 90-х столкнулся с математическим вопросом, над которым бьётся и по сей день. Но он не расстраивается: очаровавшая его задача, гипотеза о нечётных совершенных числах, остаётся открытой уже более 2000 лет, что делает её одной из старейших нерешённых задач математики. Частично таким долгоживущим шармом она обязана простоте формулировки. Число называется совершенным, если это положительное целое, n, сумма делителей которого даёт удвоенное число, 2n. Первый и самый простой пример – это 6, делители которого, 1, 2, 3 и 6, в сумме дают 12, или 2*6. Затем идёт 28, с делителями 1, 2, 4, 7, 14 и 28, дающими в сумме 56. Следующие примеры – 496 и 8128. Леонард Эйлер формализовал это определение в XVIII веке, введя свою сигма-функцию, обозначающую сумму делителей числа. Таким образом, для совершенных чисел σ(n) = 2n.

Читать далее

Предложен прототип ветрового трибогенератора адаптированный для низких скоростей ветра

Китайские инженеры сделали ветряной трибогенератор, адаптированный для низких скоростей ветра. В его основе лежит эффект Бернулли, который позволил стабилизировать колебания двух гибких полосок на ветру. В результате требуемая для эффективной работы скорость ветра упала почти в два раза по сравнению с другими конструкциями. Статья опубликована в журнале Physical Science. Трибоэлектрогенераторы (или трибогенераторы) — это устройства, которые производят ток из трения по схожему принципу с тем, как электризуется шерсть. Источник движения для трибоэлектрического эффекта не важен, зачастую для подзарядки носимой электроники используют движение человеческого тела, а корейские ученые запитали игрушки от прикосновений детей. Если говорить об использовании энергии ветра, то на данный момент у турбин нет конкурентов с точки зрения мощности, но их нецелесообразно строить для питания небольших автономных устройств. В то же время, ветряной трибогенератор размером меньше ладони способен питать погодный датчик или иные подобные приборы.

Читать далее

Создан самый маленький в мире термоэлектрический охлаждающий элемент из полупроводниковых пластинок

Ученым из Лос-Анджелеса удалось изготовить охлаждающий элемент из полупроводниковых пластинок с толщиной всего 100 нанометров, что на несколько порядков меньше характерных размеров предыдущих рекордно малых по размеру охлаждающих устройств. Исследователи показали, что созданный элемент при подаче на него электрического тока может охлаждаться на 21 кельвин относительно комнатной температуры, и что изменение температуры в столь малых устройствах можно измерять по размеру сконденсировавшихся на них капель. Как пишут авторы в статье, опубликованной в журнале ACS Nano, такие маленькие охладители работают эффективнее и быстрее своих полноразмерных аналогов, а их промышленное использование может привести к революции в электроэнергетике и технологиях производства охлаждающих элементов. Термоэлектрические охладители — распространенные устройства, работающие на основе эффекта Пельтье, а именно явления переноса тепловой энергии между разнородными проводниками (чаще — полупроводниками) при протекании через них электрического тока. Они компактны и надежны, так как в них отсутствуют подвижные элементы, поэтому часто находят себе применение, однако в эффективности такие устройства все же уступают повсеместно встречающимся холодильникам на основе компрессоров.

Читать далее

Сможет ли искусственный интеллект самостоятельно доказывать математические теоремы?

Инструментарий искусственного интеллекта определяет форму автоматических доказывателей теорем нового поколения, а вместе с этим – и взаимоотношения математики и машин. Говорят, что в 1970-е годы ныне почивший математик Пол Джозеф Коэн, единственный лауреат Филдсовской премии за работы по математической логике, сделал огульное предсказание, которое до сих пор продолжает как восторгать, так и раздражать математиков: «когда-нибудь в будущем математиков заменят компьютеры». Коэн, известный дерзостью методов в работе с теорией множеств, предсказал, что можно автоматизировать всю математику, включая и написание доказательств. Доказательство – это пошаговая логическая аргументация, подтверждающая истинность гипотезы или математического предположения. После появления доказательства гипотеза становится теоремой. Оно как подтверждает правильность утверждения, так и объясняет, почему оно верно. Но доказательство – штука странная. Оно абстрактно, и не привязано к материальному опыту. «Они представляют собой результат безумного контакта между вымышленным, не физическим миром, и существами, появившимися в результате биологической эволюции», — сказал когнитивист Саймон Дедео из университета Карнеги-Меллона, изучающий математическую определённость через анализ структур доказательств. «К этому нас эволюция не готовила».

Читать далее

Решатель на основе SAT-технологии пытаются применить для доказательства гипотезы Коллатца: велики ли шансы на успех?

Действенная технология SAT-решателей может сработать с печально известной гипотезой Коллатца. Однако шансы на это не слишком велики. В последние несколько лет Марийн Хиюл использовал известную технологию компьютеризированных поисков доказательств под названием «SAT-решатель» (SAT от «satisfiability», то есть, «удовлетворяемость»), чтобы покорить впечатляющий список математических задач. Пифагоровы тройки в 2016 году, число Шура 5 в 2017, а недавно и гипотеза Келлера в седьмом измерении, о чём мы не так давно писали в статье “Компьютерный поиск помог разобраться с 90-летней математической задачей“. Однако теперь Хиюл, специалист по информатике из университета Карнеги-Меллона нацелился на ещё более амбициозную цель: гипотеза Коллатца, которую многие считают наиболее сложной из открытых задач в математике (и при этом, возможно, наиболее простой по формулировке). Другие математики, узнавая от меня о том, что Хиюл делает такую попытку, относились к этому с недоверием. «Не вижу, как можно решить эту задачу полностью при помощи SAT-решателя», — сказал Томас Хейлс из Питтсбургского университета, ведущий специалист в области компьютерных доказательств.

Читать далее