вторник, 28 октября 2008 г.

Разматывание скотча ведет к рентгеновскому излучению

Для тех, кто давно удивляется почему скотч при разматывании излучает рентгеновское излучение, и для тех, кто вообще об этом впервые слышит, наверное, будет интересна новость на physicsworld.com "Sticky tape takes X-ray images"

http://physicsworld.com/cws/article/news/36357
(для чтения требуется зарегистрировать аккаунт на physicsworld.com)

Действительно, при разматывании рывками обыкновенного скотча возникают вспышки в рентгеновском диапазоне. Явление это не ново, но так детально его не изучали.

Вот несколько цитат из новости.
О механизме исследования и наблюдаемых результатах:

"Putterman and co–workers placed an off-the-shelf roll of Scotch tape on a ball bearing mounted on stiff spring leaves and attached the free end of the tape to a cylinder turned by an electric motor. They then used a solid-state detector and a radio–frequency antenna to measure any X–rays and radio waves given off from the point at which the tape left the roll, and calculated the force needed to peel the tape via induction measurements of the leaves’ displacement. The whole set up was placed in a vacuum chamber.

Putterman’s group recorded X–ray emission in the form of intense bursts some billionth of a second long (with the width of the X–ray pulses calibrated using the well-characterized radio waves), and found that these bursts are correlated with very slight slippages (ie. reductions in force) in the otherwise smooth removal of the tape from its reel."

О самом механизме свечения:

"The group believes that as the tape peels the acrylic adhesive on the exposed tape becomes positively charged and the outer surface of the remaining polyethylene roll acquires a negative charge. This causes electric fields to build up to values that trigger discharges."

И о том, что даже их ставят в тупик некоторые вопросы этого явления, в частности вопрос о переходе механической энергии в энергию наносекундных импульсов (!):

"...However, the researchers remain stumped as to how the diffuse mechanical energy needed to peel the tape is focused to the extent that it can produce X–rays, and even more strangely how it can do so in the form of nanosecond pulses. This, says Putterman, gives us a “new inspiring mystery to dig into”. "

И еще, как всегда Игорь Иванов в своем блоге "Что интересного происходит в науке" очень грамотно и полно отмечает такие научные события:
http://igorivanov.blogspot.com/2008/10/blog-post_23.html

четверг, 23 октября 2008 г.

Закон Тициуса-Боде или закон планетных расстояний

Эмпирический закон (который, кстати, в некоторых источниках называют не законом, а правилом), полученный астрономами Тициусом и Боде. Среднее расстояние от Солнца в астрономических единицах до планет описывается формулой:











Каждая планета имеет свой номер n :
n = − ∞ (Меркурий), n = 0 (Венера), n = 1 (Земля), n = 2 (Марс), n = 3 (пояс астероидов или гипотетическая планета Фаэтон), n = 4 (Юпитер), n = 5 (Сатурн), n = 6 (Уран). Нептун из этой зависимости выпадает.

В настоящее время достоверного физического обоснования этой формуле не существует. Многие физики считают, что это всего лишь совпадение. Но согласно, следующей табличке из Элементов (http://elementy.ru), совпадение достаточно точное, и потому удивительное.



Некоторые видят в этом намек на квантованность классических орбит. Об этом, кстати, заикнулся профессор Абдильдин на своей лекции по ОТО.
Подобные нерешенные задачи напоминают нам о том, что мы еще не подобрались к фундаменту классической физики, не говоря уже о современных теориях. К подобным примерам можно отнести и идею Румера о возникновении постоянной Планка в классической термодинамике и статистической физике.

Константа Капрекара.

6174 - постоянная Капрекара. Весьма загадочное число.

Возьмите любое четырехзначное число больше 1000, такое чтобы, оно не состояло из одинаковых цифр. Расположите цифры в порядке убывания и отнимите от получившегося числа число, которое получится при расположении тех же цифр в порядке возрастания. С получившимся числом проделайте ту же операцию.

Например, число 9323

9322-2239 = 7083

8730-378 = 8352

8532-2358 = 6174

7641-1467 = 6174
................

Т.е. взяв любое число, мы рано или поздно, приходим к 6174, причем необходимо сделать не более чем 7 итераций (в данном случае константа получилась всего лишь с трех шагов).

В Википедии можно найти еще кое-какую интересную информацию:

Для чисел с бо́льшим, чем 4, числом знаков, преобразование Капрекара в большинстве случаев рано или поздно приводит к циклическим повторениям чисел, но не к неподвижной точке n = K(n). Для 5-значных чисел неподвижной точки не существует. Имеется два шестизначных числа, являющихся неподвижными точками преобразования Капрекара (549 945 и 631 764), семизначных чисел с таким свойством нет.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Константа_Капрекара

Про число Капрекара я услышал на одном из докладов конференции "Эволюция открытых систем". В презентации была фотография, на которой каменные статуи на острове Пасхи (т.н. моаи) были расположены четырьмя группами - в первой 6, во второй 1 статуя, в третьей - 7, в четвертой 4. К сожалению, в интернете чего-то подобного не нашел. И я не совсем понял, была ли уже известна константа древним жителям острова.

среда, 15 октября 2008 г.

Почему на встречных пучках?

Раньше ускорители были устроены так, что в них разогнанные частицы бомбардировали неподвижные мишени. Но на самом деле энергетически выгодно использовать ускорители на встречных пучках (коллайдеры), однако создание подобных ускорителей долгое время было невозможно по причине технических сложностей.
В настоящее же время коллайдеры активно используются в быту в физике высоких энергий. Почему выгоднее сталкивать два предварительно разогнанных пучка, а не бомбардировать неподвижную мишень?
Для ответа необходимо расчитать энергию в лабораторной системе отсчета (в формулах индекс L), которая эквивалента энергии в системе центра инерции (это та система, в которой две частицы налетают на покоящийся центр инерции)(в формулах индекс CM). Для этого используется понятие "релятивистский инвариант", т.е. инвариант содержащий энергию и импульс. Релятивистский инвариант ищется в системе центра инерции и приравнивается к инварианту в лабораторной системе:













В последней строчке получено численное значение энергии в лабораторной системе (в этой системе пучки не сталкиваются, а один пучок налетает на неподвижную протонную мишень) для пучков LHC (W=14 ТэВ). Очевидна колоссальная энергетическая выгода. В последней формуле знак "приближенно равно" от того, что пренебрегаем значениями энергий покоя протонов ввиду относительной малости этих энергий.

Кстати, если считать задачу классически, то выгода есть, но она не такая колоассальная, а именно, там мы получим кинетическую энергию налетающей частицы в лабораторной системе всего лишь в 2 раза большую, чем сумарную энергию частиц в системе центра инерции.

И напоследок о скорости протонов в LHC (просто для тренировки воображения):

вторник, 9 сентября 2008 г.

LHC. Старт завтра!


По этому случаю сегодня на Nature.com создана специальная страничка с весьма любопытными разделами. Мне понравился интерактивный раздел How the LHC works, где даны короткие описания и фактические данные для разных частей коллайдера.

Советую еще поглядеть на заметку Big data: Welcome to the petacentre.

Будем надеяться, что многообещающий LHC действительно даст в ближайшие годы ответы на поставленные природе вопросы. Возможно даже, мы с вами сейчас находимся на значительном историческом рубеже в развитии фундаментальной физики. Так что, затаив дыхание, ждём новостей с ЦЕРНа.

воскресенье, 7 сентября 2008 г.

Оффициальный старт LHC

Первый протонный пучок на LHC будет запущен 10 сентября. То есть, через дня три.

Оффициальный источник:
http://lhc-first-beam.web.cern.ch/lhc-first-beam/Welcome.html

Эту хорошую и объективную новость я узнал из замечательного блога Игоря Иванова. Там же он поясняет: "В сентябре будет запущен только один пучок, и пройдет минимум месяц, прежде чем начнутся столкновения протонов".

понедельник, 7 июля 2008 г.

Техническое и философское

Behind the mask of the LHC - интересная заметка в Nature News еще раз о том же пресловутом бозоне Хиггса и в чем же его важность, и о тонких вопросах построения работающих теорий. Насколько можно опираться на принцип красоты природы, в который был так убежден Эйнштейн? И настолько ли мир "симметричен"?

Вообще, давно чувствуется как растет напряжение по поводу запуска LHC и начала "новой физики", тогда как что-то обещающие эксперименты запланированы лишь на следующий год.

пятница, 6 июня 2008 г.

Пополнение в личной библиотеке



Приобрел на днях учебник МГУ "Частицы и атомные ядра" Б.С.Ишханов, И.М.Капитонов, Н.П.Юдин из серии Классический университетский учебник. Привлекательность книги в том, что физика частиц изложена в достаточно современном состоянии, простым и одновременно глубоким языком, свойственным МГУ-шным учебникам. Книга является заключительной частью общего курса физики, т.е. это не теоретическая физика, что мне как раз сейчас и нужно для того, чтобы добиться систематичного знания основ ядерной физики. А в дальнейшем уже подкреплять эти знания серьезной теорией, например с помощью курса Гринера.
Курс считается нетрадиционным благодаря порядку изложения материала. Действительно, всё начинается с самых фундаментальных частиц и взаимодействий между ними, лишь затем авторы переходят к ядру. Логика здесь в том, что всё как раз таки и определяется фундаментальными взаимодействиями между частицами. Кстати, всё-таки подавляющую часть книги занимают частицы, а не ядро.
В последней главе "Проблемы. Перспективы" рассматриваются вкратце такие вопросы, как бозон Хиггса, нейтринные осцилляции, концепция теории струн и т.д.

понедельник, 19 мая 2008 г.

физика в сериале "LOST"


Четвертый сезон популярного сериала "Lost" (история о выживших после авиакатастрофы над загадочным островом) как никакой другой сезон, похоже больше всего претендует на раскрытие темы "физики". Ну если не раскрытием темы, то включением в сценарий еще более пространных физических явлений, он точно заметно отличается от предыдущих сезонов. Уже то, что на остров попал физик Дэниель Фарадей (см.снапшот)(Оксфордский университет, факультет физики Королевского общества) говорит о чем-то интересненьком. В четвертом сезоне снова встреча с непонятным монстром в виде облака дыма, далее нас ждет путешествие во времени и в пространстве. "Лоренц-инвариантность" - серьезно заметил переводчик запись в дневнике физика. На этом физика пожалуй закончилась.
Естественно, что столько загадок не могут не повлечь за собой бурное обсуждение блоггерами, инженерами, физиками и просто хорошими людьми проблем, возникших на загадочном острове.

Здесь например предлагают теорию, которая многое объясняет :
http://www.magiclamp.org/index.php/lost-theories/a-theory-about-lost/

Здесь "придираются" к спутниковому телефону, появившемуся в четвертом сезоне:
http://www.popularmechanics.com/blogs/science_news/4247879.html?series=6

На эти ссылки я вышел через заметку в Popular Mechanics с названием Debunking Lost's Science: Hollywood Sci-Fi Behind the Scenes. Оказывается исполнительные продюссеры были вдохновлены ни чем иным, как предстоящим запуском LHC и всякими там сказками про черные дыры и путешествие во времени, которыми оброс в широких массах проект знаменитого коллайдера. Это всё конечно интересно. Значок Дармы и профиль одного из элементов LHC действительно похожи.

Я лично думаю, что фильм настолько закрутили, что объяснения этих удивительных вещей ждать не приходится, даже к концу сериала (2010 г.). Хотя создатели говорят, что, например, сущность облачного монстра будет объяснена в последних эпизодах. Будем ждать. Ну в любом случае, явления в фантастическом фильме не обязательно должны быть объяснены, иначе сценаристы ограничивались бы более скучными вещами. Ждем новых серий.

четверг, 15 мая 2008 г.

Интересный факт из истории

А Вы знали что уравнение Клейна-Гордона (или уравнение Клейна-Гордона-Фока) было получено впервые Шредингером?

From "Quantum mechanics. An introduction" (Greiner W.):

In December, 1925 he (Schrodinger) defined the Klein-Gordon equation
and later, in January 1926, he invented the Schrodinger equation, which describes, in nonrelativistic approximation, the atomic eigenvalues.


From http://en.wikipedia.org/wiki/Klein-Gordon_equation :

The Klein-Gordon equation was first considered as a quantum wave equation by Schrödinger in his search for an equation describing de Broglie waves. The equation is found in his notebooks from late 1925, and he appears to have prepared a manuscript applying it to the hydrogen atom. Yet, without taking into account the electron's spin, the Klein-Gordon equation predicts the hydrogen atom's fine structure incorrectly, including overestimating the overall magnitude of the splitting pattern by a factor of 4n/(2n-1) for the n-th energy level. In January 1926, Schrödinger submitted for publication instead his equation, a non-relativistic approximation that predicts the Bohr energy levels of hydrogen without fine structure.
In 1926, soon after the Schrödinger equation was introduced, Fock wrote an article about its generalization for the case of magnetic fields, where forces were dependent on velocity, and independently derived this equation.

среда, 23 апреля 2008 г.

План работ

Сегодня утром приблизительно набросал для себя план по прочтению и разбору книг для достижения хоть какой-то серьезной компетенции в теории ядра. Не обязательно, что книги должны быть прочитаны именно в такой последовательности, и конечно же вполне вероятно что план придется корректировать.

Как известно, любой план формируется в строгих временных рамках. Сделать всё это я собираюсь до окончания магистратуры, очень не похоже на правду, тем более что кроме этих курсов для получения настоящих знаний теории необходимо разобраться в большом количестве статей и различных монографий, и кроме этого есть еще несколько вопросов, которые я должен решить до окончания магистратуры. Но в то же время, это крайне необходимо. И еще, курс теор.физики Гринера (Greiner) выглядит довольно последовательным и основательным. Не знаю как дело обстоит с более продвинутыми томами, но, например, Введение в квантовую механику - очень подробная и основательная книга.

Прошу оставлять комментарии с советами и сомнениями. А я попытаюсь периодически отчитываться в блоге о том, как идут дела. По состоянию на сегодняшний день - я где-то в первой половине Введения в квантовую механику - многое вспоминается, но и не понятых ранее моментов очень много, вот с ними сейчас и нужно разбираться.

PLAN:
(must be finished before master course graduation)

Theoretical physics:
1) Quantum mechanics. An Introduction. Greiner W. (EN)
2) Quantum mechanics. Symmetries. Greiner W. (EN)
3) Relativistic Quantum mechanics. Greiner W. (EN)
4) Quantum electrodynamics. Greiner W. (EN)
5) Field quantization. Greiner W. (EN)
6) Nuclear models. Greiner W. (EN)
7) Quantum chromodynamics. Greiner W. (EN)

General physics:
1) An Introduction to Nuclear and elementary particle Physics. Das and Ferbel. (EN)
2) Introduction to elementary particles. Griffiths D. (EN)

Mathematical courses:
1) The Course of Higher Mathematics.Smirnov V.I. Vol.2 (RU)
2) The Course of Higher Mathematics.Smirnov V.I. Vol.3 (RU)
3) The Course of Higher Mathematics.Smirnov V.I. Vol.4 (RU)
4) Methods of Theoretical physics. Morse P., Feshbach H. Vol 1. (EN)
5) Methods of Theoretical physics. Morse P., Feshbach H. Vol 2. (EN)

четверг, 17 апреля 2008 г.

Reading PhysicsWorld: Еще одно подтверждение ОТО

http://physicsworld.com/cws/article/news/33818

Еще одно блестящее подтверждение получила общая теория относительности. Наблюдение велось за довольно экзотической системой. Две черные дыры, вращающиеся одна вокруг другой, причем в центре находится самая массивная из черных дыр, когда либо обнаруженных. Ее масса составляет 18 миллиардов солнечных масс. Такая система каждые 11-12 лет производит два очень ярких всплеска в оптическом диапазоне. Ученые из Финляндии еще в 1988 году предположили, что эти вспышки происходят в тот момент, когда второстепенная черная дыра проходит через аккреционный диск большой черной дыры.
Аккреционный диск - это образование из газов, которое скапливается в виде вращающегося диска вокруг черной дыры и излучает в рентгеновском диапазоне (на рисунке в статье показан этот аккреционный диск).

Так вот, период обращения второстепенной черной дыры составляет 11-12 лет, поэтому и вспышки происходят с таким периодом. Мне не совсем ясно почему вспышек две (или как пишут outbursts with a double peak structure). Но суть проверки теории не в этом. Используя ОТО ученые попытались смоделировать поведение такой системы и предсказать следующие вспышки. В конце 80-х такое было возможно только с точностью до нескольких недель, что не удовлетворяло исследователей. А к 2007 году после усовершенствования модели максимум свечения предсказали с точностью до одного дня! А именно на 13 сентября 2007 года. Результаты моделирования оказались верными, и теперь это считается самым достоверным доказательством общей теории относительности. Как я понял, уникальность случая состоит в том, что система представляет собой источник очень интенсивного гравитационного поля. На таких объектах ОТО еще не проверялась. Причем гравитационное поле настолько сильное, что прецессия орбиты (та самая прецессия, предсказанная Эйнштейном впервые для Меркурия) составляет аж 39 градусов за один период.
Интересно еще и то, что подтверждение результатов моделирования является еще одним косвенным доказательством того, что подобная система излучает гравитационные волны, потому что если не учитывать потери на это излучение, то модель дает время вспышек на 20 дней позднее чем случилось на самом деле. Причем источник гравитационных волн довольно мощный, поэтому возможно знаменитую ЛИЗУ будут ориентировать на данную систему.
Статья в Nature естественно не в свободном доступе. Но это не значит, что ее нельзя будет прочитать в скором времени.

UPDATE:
Та самая статья из Nature:
http://rapidshare.com/files/112959876/nature06896.pdf.html

четверг, 3 апреля 2008 г.

Мюррей Гелл-Манн.



Статья в Огоньке «Физика — это скука смертная!» - интервью с Мюрреем Гелл-Манном, которое он дал журналу во время визита в Россию.
Физик, который сделал очень многое в физике, но ею только не ограничивается. Сегодня он занят исследованиями в теории сложности (Complexity theory)(кстати, никакого понятия не имею о том, что это за теория) и некоторыми междисциплинарными вопросами.

А еще случайно обнаружил замечательную популярную лекцию Гелл-Манна на YouTube Murray Gell-Mann: Beauty and truth in physics (16 min). Интересно и с юмором, о том, что такое красота и элегантность физических законов, и с каким овощом физики сравнивают природу.

понедельник, 31 марта 2008 г.

Гамильтоновы системы и динамический хаос.

Разобравшись более или менее в простом вопросе классической теоретической механики - а именно, в канонических преобразованиях, приводящих к переменным Действие-Угол, вновь перечитал параграф 14 "Гамильтоновы системы" из книги Лоскутов, Михайлов "Введение в синергетику" (скачать можно здесь: http://books.prometey.org/download/15271.html (2.9 MB)).
Если до этого всё там было непонятно по непонятному. То сейчас хотя бы стало понятно, что именно непонятно.
Итак, эффекты динамического хаоса могут наблюдаться в гамильтоновых консервативных системах. Вот какая мысль была для меня особо новой.

В частности, задача Эно-Эйлеса (ученые моделировали движение звезды в среднем поле галактики). Задача свелась к анализу движения частицы единичной массы с гамильтонианом с не очень уж устрашающим видом. Но тем не менее, задача не интегрируема, и решалась она численными методами. (Кстати, считается что гамильтонова система интегрируема только в том случае, если существует преобразование, приводящее к координатам Действие-Угол).

На рисунке из вышеуказанной книги даны отображения Пуанкаре для разных энергий.



И здесь самое интересное. При увеличении энергии система ведет себя всё более хаотично (видно что регулярных кривых становится всё меньше, тогда как количество точек, хаотически разбросанных по плоскости увеличивается) .Более того, дальнейшие исследования показали что и при малых энергиях существуют нерегулярные "случайные" фазовые траектории.
Т.е. гамильтонова система в общем случае имеет нерегулярное решение.

Далее, в параграфе приводится еще один пример. Но там уже используются принципы теории возмущения. Т.е. гамильтониан представляется в виде суммы H(a,J)= H'(J)+ e H''(a,J). Где a, J - переменные Действие-Угол, е - некоторый малый параметр возмущения. Так вот, при увеличении этого параметра, движение становится всё более хаотичным. Но тут уже всё не так просто. Если рассматривать характер деформации регулярных фазовых траекторий в зависимости от е, то здесь приходит на помощь теорема Колмогорова-Арнольда-Мозера, формулировку которой авторы не приводят (формулировку не приводят, не то, что доказательство!), ввиду ее особой сложности. Я лично, уже боюсь и с трепетом буду ждать тех времен, когда можно будет на нее взглянуть без особого риска. Но дальше в параграфе всё не так страшно: В частности, чем система с двумя степенями свободы (n=2) качественно отличается от системы с n>2? Оказывается в случае фазового пространства (в переменных Действие-Угол) с n=2 (или меньше 2) фазовые траектории нерегулярного характера лежат в ограниченной области фазового объема, они как бы пойманы между двумя концентрическими торами. А при n>2 нерегулярные фазовые траектории ничем не ограничены, и образуют т.н. паутину Арнольда. В чем принципиальное различие - в книге объясняется.

Итак, у меня вопрос простой: Получается что, гамильтоновы системы обладают свойствами, которые приводят к динамическому хаосу? А где же детерминированность и прочее, присущее классической картине?

Или вопрос очевиден (вернее, ответ на него), или его формулировка не корректна. В любом случае, мне необходимо просто разобраться с понятием динамического хаоса, и возожно всё или что-то конкретное станет яснее.

четверг, 27 марта 2008 г.

Делюсь статьёй. Nature. Song of the electroweak pinguin.

Как связаны пингвины и ассиметрия в распределении вещества и антивещества во Вселенной? Статья в Nature от 20 марта "Song of the electroweak penguin" именно об этом.
На самом деле, "пингвин" - лишь тип диаграммы Фейнмана.

Делюсь статьёй:

http://rapidshare.com/files/102790285/452293a.pdf.html (158 КБ)

Теорема Лиувилля (о сохранении фазового объема).

Как известно, теорема Лиувилля играет важную роль при изучении законов эволюции состояния макроскопических систем во времени. Целью этой записи является попытка разобраться в том, что понятно в теореме Лиувилля, а что не совсем понятно. Т.е. я не ставлю целью последовательно и логично изложить теорему Лиувилля, а лишь преследую попытку разобрать кое-какие ее детали.

Рассмотрим вывод теоремы (согласно учебнику Румер, Рывкин "Термодинамика. Статистическая физика и кинетика" - в указанном издании параграф 45 - "Г-пространство. Теорема Лиувилля").

Доступен здесь: http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/RumerRyvkin1972ru.djvu

Как описывается состояние термодинамической системы?

Вводится понятие Г-пространтства - пространства размерности 2Nf. Пространство включает в себя Nf обобщенных координат и Nf обобщенных импульсов. Где N-число частиц в системе, f - число степеней свободы одной частицы. .
Следовательно, состояние всей системы изображается лишь одной точкой.

В чем состоит метод Гиббса?

С течением времени состояние системы эволюционирует и изображающая точка перемещается по фазовой тракетории, которая в случае замкнутой системы лежит на гиперповерхности постоянной энергии. (Вследствие замкнутости системы, ее энергия сохраняется, т.е. является интегралом движения, что дает нам уменьшение степени свободы системы на единицу).

Принципиальная основа метода Гиббса заключается в следующем. Рассмотрим избранную нами систему, погруженную во внешнюю среду (термостат). Благодаря взаимодействию со средой микросостояние системы будет изменяться с течением времени по весьма сложному закону. Ход этих изменений нас не интересует, нас интересует только макроскопическое состояние системы, а не микроскопическое состояние каждой ее частицы. О траектории мы можем сказать только то, что она уже не будет лежать на определенной гиперповерхности постоянной энергии (вследствие взаимодействия со средой). Далее вводится плотность вероятности (или функция распределения системы) обнаружить систему в окрестности заданной точки (p, q).

Если будем следить за изображающей точкой в фазовом пространстве и отмечать ее положения на фазовой траектории через малые промежутки времени, то совокупность этих мгновенных положений изображающей точки за достаточно большое время заполнит Г-пространство с вышеуказанной плотностью вероятности. Прием, предложенный Гиббсом, заключается в том, что вместо того, чтобы следить за движением одной изображающей точки с течением времени, мы представляем себе множество изображающих точек, распределенных в Г-пространстве с той же плотностью вероятности. Это значит, что мы должны представить себе множество экземпляров одной и той же физической системы, отличающихся только обобщенными координатами и импульсами в некоторый момент времени, который можно выбрать за начало отсчета t=0.

Т.е. вводится понятие статистического ансамбля и насколько я понял именно здесь и используется эргодическая гипотеза. Далее, мне лично непонятно следующее утверждение об экземплярах системы: Экземпляры системы могут иметь разные объемы и числа частиц, но погружены в одну и ту же среду. Насчет разных объемов всё понятно, но что имеется ввиду под разными числами частиц? Если мы "выбрасываем" экземпляры ансамбля с разными числами частиц, то значит мы подразумеваем то, что система (возвращаясь к описанию одной системы) эволюционирует таким образом, что меняется число частиц. Мне приходят на ум лишь химические реакции.
(Кстати, вышеуказанная цитата отстутсвует в издании 1972 года, ссылку на которое я дал, я же работаю с учебником 1977 года. В более старом учебнике отчетливо поясняется, что экземпляры не отличаются числом частиц и объемом, и все они дружно погружены в один и тот же термостат. Такой ансамбль называется каноническим ансамблем Гиббса).

Далее, очевидно что, каждая изображающая точка, описывающая состояние одного из экземляров ансамбля, движется по своей фазовой траектории. Исходя их того, что изображающие точки не рождаются и не исчезают - число экземпляров ансамбля постоянно, приходим к тому, что убыль за единицу времени числа точек в фиксированном объеме Г-пространства должна совпадать с потоком числа изображающих точек через границу объема Г. Т.е. мы должны прийти к уравнению непрерывности. Из уравнения непрерывности после несложных преобразований и учета уравнений Гамильтона получается теорема Лиувилля:



где u - вектор 2fN-мерной скорости изображающих точек. Кстати, градиент тоже 2fN-мерный.
Можно заметить, что левая часть есть полная поизводная по времени от плотности вероятности. Следовательно, теорема Лиувилля утверждает, что функция распределения остается постоянной вдоль динамических траекторий в Г-пространстве.

Что еще следует отметить?

В случае равновесных, а следовательно стационарных состояний, функция распределения постоянна в каждой точке, .

Здесь вопрос возникает следующий. Как я понял в этом случае есть эквивалентность между равенством нулю частной производной от плостности вероятности и утверждением о том, что функция распределения в каждой точке Г-пространства постоянна. Вопрос вот в чем: эта эквивалентность тоже есть следствие эргодической гипотезы?

Можно также отметить и показать, что функция распределения есть величина мультипликативная, а ее натуральный логарифм - величина аддитивная.

Что упущено и что не так?
Над этим предстоит поработать в ближайшие дни, и я планирую дополнить или изменить запись в соответствии с дальнейшими своими соображениями, и возможно, в соответствии с комментариями читателя.

четверг, 20 марта 2008 г.

amazing experiment

Удивительная новость в Physicsworld. Итальянские и австрийские физики регистрируют одиночные фотоны, которые испускаются лазером, отскакивают от спутника в космосе и возвращаются на Землю. Круто да?
В заметке также даются некоторые принципы квантовой коммуникации, для которой результаты подобных экспериментов и будут полезны.

“Not only have we shown that it is possible to detect single photons from a satellite, we have also demonstrated that we can do this using existing technology,”....

Фрагментарность знаний. Как её избежать?

Одной из главных причин, препятствующих целостному и глубокому пониманию физики, или скажем физической картины мира, является фрагментарность наших знаний. Т.е. зная лишь какие-то определенные разделы физики, или еще более узко - лишь определенные явления из определенных разделов, мы не способны составить полного понимания. И чем более отдалены "островки" наших знаний и чем меньше они по размерам, тем сложнее "перебросить мосты" между этими "островками". Мы не будем говорить о том, что значит понимать физику, но точно можно заявить, что для понимания физики необходимы обширные знания, т.е. отсутствие "островков" и наличие "материков".
Далее возникают несколько вопросов. В частности, что лучше обширный участок океана непознанного, заселенный повсюду мелкими островками (т.е. физик знает много чего из многих разделов этой науки, но знания не глубокие, и составить гармоничное описание очень сложно), или материк, покрывающий лишь часть океана (т.е. физик хорошо разбирается в каком-либо разделе науки, но плохо знает отдаленные от своей специальности разделы). Здесь конечно лучшее третье - материк, покрывающий практически весь океан, но понятное дело, что это случай из области фантастики. Так что, вопрос заключается в выборе между первым и вторым.
И еще один вопрос - если фрагментарность присутствует, то как с ней бороться?
Мне кажется, методика заключается в том, чтобы изучать разделы друг за другом, а не все вместе сразу. Но при этом изучать глубоко и досконально. Таким образом, затратив (значительное) количество времени, мы постепенно приходим к целостному знанию физики (ограничимся общей физикой, ибо специальная физика постоянно развивается, и там узкая специализация неизбежна). Далее, от целостного знания физики пытаемся перейти к ее пониманию (тут конечно эти два процесса не идут друга за другом, а являются практически одновременными).
Возможны другие пути устранения фрагментарности знаний. Возможно, ее нужно избегать с самого начала, но с другой стороны обширный кругозор на любом этапе образования тоже явление очень хорошее. В общем, есть о чем поразмышлять, и хорошо бы решить какому пути придерживаться.

четверг, 13 марта 2008 г.

Как ищут пятое измерение

Многие наверное уже слышали, удивились, и уже пытаются представить себе дополнительные измерения (extra-dimensions). Оказывается всего их у нас не четыре, и уж тем более не три, а как минимум десять, как того требует теория струн. Говорят, что дополнительные измерения имеют значение только на квантовом уровне, и можно сказать, что они "закручиваются" вокруг начала координат. Говорят даже, что Ю.В.Румер показал что, если допустить существование пятого измерения, то из этого предположения будут следовать некоторые квантовые закономерности. Понятно что сложно что-то во всем этом представить и тем более понять (не будучи специалистом в этой области). Но интересно знать какие опыты подтверждают существование дополнительных измерений.

В статье Searching For A Tiny New Dimension, Curled Up Like The Universe Before The Big Bang сайта ScienceDaily рассказывается о проекте, призванном косвенно доказать наличие пятого измерения. Суть такова, что существуют два радиотелескопа, которые призваны регистрировать излучение, характерное для схлопывания маленьких первородных (primordial) черных дыр. Эти маленькие черные дыры образовались в первые доли секунд после большого взрыва, от того они и первородные. Так вот, эти маленькие черные дыры испаряясь начинают как бы наматываться на пятое измерение, до тех пор пока не происходит маленький взрыв. Радиоизлучение от этого взрыва и должно регистрироваться детекторами. Для исключения посторонних всплесков радиотелескопов будет два.
Как я понял причиной всплеска может явиться не только указанный процесс, поэтому в общем исследователи будут пытаться зафиксировать хоть какие-либо процессы на расстоянии 300 световых лет с выделением высоких энергий в виде радиоволн.

Группа только начинает работать, поэтому результатов пока никаких.

понедельник, 10 марта 2008 г.

Блог создан

Почему именно Blogspot?

Во-первых, отсутствие рекламы.
Во-вторых, крайне удобные настройки оформления и прочих параметров.
В третьих, Blogspot - проект от Google, а это, прежде всего, надежный сервис.

Ну конечно же, как физик, я должен проверить все эти утверждения на опыте.