Собирался раскрыть заговор, но в последний момент мне занесли 15₽

Мой канал в телеге — Phy6

22 января 1908 года в Баку в семье молодых евреев ученых родился будущий нобелевский лауреат, и светило теоретической физики Лев Давидович Ландау.

Мама мальчика Любовь Вениаминовна была медиком, небезуспешно публиковавшим научные статьи по экспериментальной фармакологии. Отец Давид Львович, окончил школу, с золотой медалью работал в азербайджанской нефтяной сфере, и писал статьи для специализированных журналов.

Лев учился в закрытом лицее для еврейских детей. К удивлению родителей, знакомых семьи и учителей в 12 лет он добился серьезных успехов в точных науках, а в 14 поступил сразу на два факультета «Азербайджанского государственного университета». Когда Ландау осознал, что усидеть сразу на двух стульях даже ему будет слишком проблематично, он «променял» химию на физмат и не прогадал.

В 1924 году талантливого студента, для которого бакинское научное сообщество стало слишком тесным, перевели в «Ленинградский университет». В 18 лет он опубликовал первую серьезную теоретическую работу вызвавшую фурор в среде красной профессуры.

В 1927 году Ландау параллельно с Джоном фон Нейманом разработал «матрицу плотности».

С 1929 по 1931 год перспективный молодой ученый стажировался в Германии, Англии и Дании. За два года командировки пролетевшей как один день Льву Давидовичу посчастливилось общаться и работать с Эйнштейном, Капицей, Борном и Гейзенбергом.

Нильс Бор с распростертыми объятьями взял башковитого красного в свою копенгагенскую лабораторию. Когда датчанин узнал, что руководство, отправив Ландау в двухгодичную командировку, дало ему денег, которых едва бы хватило на полгода он через «Рокфеллеровский фонд» пробил для молодого коллеги полуторагодичный грант. До конца своих дней на вопрос о главном человеке в его жизни Лев Давидович называл только одно имя Нильс Бор.

Поездка за границу могла сорваться в связи с арестом в 1929 году отца ученого, обвиненного в хранении и сбыте золотых монет царской чеканки. Давиду Львовичу повезло, что сдав все не найденное при обыске золото, он отделался легким испугом, и не навредил карьере своего мальчика.

В 1932-1937 году Ландау плотно работал в харьковских «Физико-техническом» и «Механико-машиностроительном» институтах.

В 1937 году Лев Давидович перебрался в Москву в только что созданный под Петра Капицу «Институт физических проблем».

В 1938 году Ландау то ли стал жертвой оговора, то ли действительно подписал воззвание против «сталинской диктатуры». Антисоветские листовки планировалось распространить на первомайской демонстрации.

Раскрыв преступные замыслы научной интеллигенции, сотрудники НКВД провели точечные аресты. Физик год просидел в тюрьме и был выпущен на свободу благодаря защите двух своих ангелов хранителей Бора и Капицы.

Петр Леонидович взял оступившегося гения на поруки пообещав чекистам что отныне Ландау забудет о контрреволюционной деятельности и больше никогда не будет злоумышлять против поверившей в его раскаяние советской власти.

Ландау участвовал в «советском атомном проекте», благодаря которому он получил три сталинских премии, орден Ленина и золотую звезду Героя Социалистического Труда.

7 января 1962 году Лев Давидович попал в жуткую автомобильную катастрофу, и провел два месяца в коме. Со всех концов мира маститые ученые присылали в больницу самые дорогие препараты необходимые для спасения физика.

Произошло чудо, гений выкарабкался. Шесть долгих лет ушло на его восстановление, все были уверены еще чуть-чуть и Ландау вернется к научной работе, однако в этот раз чуда не произошло.

10 декабря 1962 года шведский посол в СССР прямо в больничной палате вручил Льву Давидовичу нобелевскую медаль, диплом и чек на денежную премию в размере 250 000 крон. Шестьдесят процентов от баснословной по тем временам суммы супруга ученого передала государству, а оставшуюся часть потратила на реабилитацию горячо любимого мужа.

1 апреля 1968 года после хирургического вмешательства и возникшего вследствие него тромбоза сосудов Ландау скончался.

С 1934 года Лев Давидович проживал в гражданском браке с Конкордией Дробанцевой. Согласно заранее достигнутым договоренностям каждый и супругов «имел право налево».

Пара оформила отношения лишь в 1946 году за несколько дней до рождения их единственного сына Игоря.

Для страстного сердцееда Ландау в мире не было некрасивых девушек, все они подразделялись на три категории:

- у хорошеньких прелестниц носик слегка вздернут;

- красавицы имеют высеченный, словно из мрамора греческий профиль;

- у интересных девиц носик картошкой.

Физик всегда предупреждал жену, когда собирался привести домой очередную пассию. В день свидания Корочка готовила Левушке ужин, стелила чистую кровать и уходила гулять по центру столицы. Домой женщина могла вернуться только после того как их на кухне зажигался свет, сообщавший ей, что Лондау остался дома один.

В продолжение поста: О практической осуществимости полетов к звездам

Все, что было рассказано в предыдущем посте, неосуществимо по энергетическим причинам, по крайней мере в рамках наших современных знаний о природе, а теперь посмотрим по каким причинам.

В графике замедления времени есть очень интересный факт - замедление времени и γ - фактор Лоренца равны, а еще, γ - фактор Лоренца показывает сколько энергии в виде антиматерии+материя со стопроцентным КПД нужно затратить на разгон ракеты.

И отсюда следует, чтобы получить 70 кратное замедление времени нам надо затратить 35кг антиматерии+35 кг материи для разгона 1 кг ракеты до субсветовой скорости. Печаль.

Посмотрим, что можно предпринять на практике если у нас будет антиматерия. Возьмем скорость звездолета в половину скорости света, а именно 150 000 км в сек и посмотрим сколько нам надо энергии для разгона 1кг корабля:

Для вычисления кинетической энергии объекта, движущегося с релятивистской скоростью (близкой к скорости света), мы должны использовать формулу из специальной теории относительности:

E = (γ - 1)mc²

где E - кинетическая энергия, m - масса объекта в покое, c - скорость света, и γ (гамма-фактор) выражается как:

γ = 1/√(1 - v²/c²)

Здесь v - скорость объекта.

Подставим данные из условия задачи:

m = 1 кг

v = 150000 км/с = 1.5 × 10⁸ м/с

c ≈ 3 × 10⁸ м/с

Сначала вычислим γ:

γ = 1/√(1 - (1.5 × 10⁸)²/(3 × 10⁸)²) = 1/√(1 - 0.25) = 1/√0.75 ≈ 1.155

Теперь мы можем вычислить кинетическую энергию:

E = (1.155 - 1) × 1 кг × (3 × 10⁸ м/с)²

= 0.155 × 1 кг × 9 × 10¹⁶ м²/с²

= 1.395 × 10¹⁶ Дж

≈ 14000 тераджоулей

сколько надо антивещества и вещества для аннигиляции, чтобы выделилось 14000 ТДж

Давайте рассчитаем, сколько материи и антиматерии нужно аннигилировать, чтобы получить 14000 ТДж энергии.

По формуле Эйнштейна, энергия, выделяемая при аннигиляции, связана с массой аннигилирующих частиц соотношением:

E = mc²

где E - выделившаяся энергия, m - суммарная масса аннигилировавших частиц, c - скорость света.

При аннигиляции массы m материи и массы m антиматерии суммарная масса аннигилировавших частиц будет 2m. Подставляя это в формулу, получаем:

E = 2mc²

Нам нужно найти m, зная E. Выразим m из этого уравнения:

m = E / (2c²)

Подставим известные значения:

E = 14000 ТДж = 1.4 × 10^16 Дж

c ≈ 3 × 10^8 м/с

m = (1.4 × 10^16) / (2 × (3 × 10^8)²) ≈ 0.0778 кг ≈ 77.8 г

Таким образом, для получения 14000 ТДж энергии путем аннигиляции нужно аннигилировать около 77.8 граммов материи и столько же антиматерии, то есть в сумме около 155.6 граммов.

Вариант путешествия на ракете весом 1000 тонн с 156 тоннами антиматерии выглядит уже интереснее, но вопрос в том - где взять столько антиматерии и как научиться преобразовывать ее в энергию разгона со 100% КПД?

Предположим, что мы отбросили идею с ракетой, и хотим просто отправить 1кг зонд-исследователь в разведку к ближайшим звездам. Допустим, что у нас есть метод подпитки зонда по лазерному лучу с Земли. И посчитаем, сколько надо электроэнергии для подпитки аппарата (14000 ТДж):

Сначала переведем 14000 ТДж в гигаватт-часы (ГВт⋅ч), так как электростанции обычно измеряют свою выработку в этих единицах.

1 ТДж = 10^12 Дж

1 ГВт⋅ч = 3.6 × 10^12 Дж

Таким образом, 14000 ТДж = 14000 × 10^12 Дж = 14000 / 3.6 ГВт⋅ч ≈ 3889 ГВт⋅ч.

Теперь рассмотрим электростанцию с 4 гигаваттными блоками. Если все блоки работают на полную мощность, то общая мощность электростанции составляет:

4 блока × 1 ГВт/блок = 4 ГВт

Теперь мы можем вычислить время, необходимое для выработки 14000 ТДж или 3889 ГВт⋅ч энергии:

Время = Энергия / Мощность

= 3889 ГВт⋅ч / 4 ГВт

≈ 972 часа

≈ 40.5 дней

Итак, электростанции с 4 гигаваттными блоками, работающими на полную мощность, потребуется около 972 часов или 40.5 дней, чтобы выработать 14000 ТДж энергии. Да еще надо затратить столько же энергии на торможение аппарат в точке прибытия аппарата. А это у нас, на секундочку, ЛАЭС в Сосновом Бору. И работать ей на один 1кг зонд 40 дней на разгон и 40 дней на торможение.

И, в заключение, рассмотрим еще один вариант - ядерную или термоядерную ракету. А вот здесь есть такой факт: в расчете на единицу массы аннигиляция материи и антиматерии является самым энергоемким процессом, превосходя деление урана примерно в 2000 раз, а термоядерный синтез - примерно в 500 раз, значит на разгон 1 кг до половины скорости света нам потребуется уже не 155.6 граммов антиматерии, а 77кг термоядерного топлива или 310кг урана. С инженерной точки зрения я не вижу вариантов сделать такую ракету.

Остается ограничиться разгоном до 0.1 скорости света, а вот тогда кинетическая энергия 1 кг ракеты, движущейся со скоростью 30000 км/с (10% скорости света), составляет около 4.5 × 10¹⁴ Дж или 450 ТДж. Соответственно, для получения 450 ТДж энергии путем термоядерного синтеза по реакции D-T потребуется около 0.53 кг дейтерия и 0.80 кг трития, в сумме около 1.33 кг термоядерного топлива. А урана потребуется 5.32 кг на разгон и 5.32 кг на торможение.

Все расчеты проводились при допущении 100% КПД. Вот такая у нас печальная мечта о звездах!

Внутри янтаря возрастом 39 млн лет обнаружен объект, который можно идентифицировать, как неустойчивость Кельвина –Гельмгольца , что позволяет получить новые данные о процессах формирования янтаря.

" Неустойчивость Кельвина –Гельмгольца (в честь лорда Кельвина и Германа фон Гельмгольца) - это нестабильность жидкости, возникающая при сдвиге скорости в одной сплошной жидкости или разности скоростей на границе раздела двух жидкостей. Нестабильности Кельвина-Гельмгольца видны в атмосферах планет и спутников, например, в облачных образованиях на Земле или в Красном пятне на Юпитере, а также в атмосферах Солнца и других звезд."

Фото сделано по уникальной технологии съемки инклюзов в янтаре, с реальной цветопередачей и высокой детализацией.

Про уравнения Максвелла вы, скорее всего, помните только одно — это сложная тема и совершенно неясно для чего всё это вообще нужно. Что же, в сложной математике уравнений затерялось самое важное. Их физическая идея и глубокий смысл.

Максвелл сделал для электродинамики не меньше, чем Ньютон когда–то сделал для механики, но про заслуги второго все знают больше. Мы вместе попробуем осознать глубокий смысл работы Максвелла.

В качестве спойлеров: Именно тут сформировалось окончательное понимание электромагнитного поля, именно здесь само поле было описано как математический объект, а не как этакая мнимая физическая структура или набор шестерёнок. Максвелл предположил, что свет — это энергия и даже подошёл к логике Эйнштейна. На базе работ Максвелла свои идеи построил и Эйнштейн, но об этом, увы, мало кто знает.

⚡ Смотрим ролик. Будет интересно!

Посмотрим на что-нибудь простое.

В видеоматериале показывают всего лишь плавающие гири. Секрет фокуса прост - гири заставляют плавать в ртути.

Напомню, что если плотность вещества A больше плотности вещества Б, то вещество Б будет плавать в веществе А. Поскольку плотность железа меньше плотности ртути, то гири в ней замечательно плавают. Отчего бы им не плавать?

А вот плотность урана больше плотности ртути, поэтому урановый лом замечательно тонет в ртути.

И правда - отчего бы ему не тонуть?

Есть такое ушедшее в хронику эпох устройство под названием лампочка накаливания. Принцип работы прост - по тонкой вольфрамовой нити пропускают электрический ток. Нить раскаляется и начинает светить. Вольфрам применяется в качестве тугоплавкого металла.

Однако, если бы мы зажгли нить без колбы, то нить бы попала под влияние окружающего кислорода, который быстро бы устроил нити реакцию горения. В таких условиях нить не проживет и секунды. Для долговременной работы ее помещают в колбу, из которой откачивают воздух.
Однако изолировать нить от кислорода можно и другим способом. Зачем все эти колбы-вакуумы, если можно просто сунуть лампочку в жидкий азот?

Азот не является окислителем, поэтому вольфрам в нем не сгорает. Плюс низкая температура значительно снижает сопротивление нити, из-за чего металл меньше разрушается под действием проходящего по нему тока.

Светить, конечно, будет хуже, но когда нас это останавливало?..

Спагеттификация - процесс, при котором объект вытягивается и удлиняется в длинную, тонкую форму, когда он проходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре. Этот феномен происходит из-за экстремальных гравитационных сил, создаваемых черной дырой, что приводит к разрыванию объекта на "спагетти-подобную" форму.

На самом деле гравитационные силы есть у всех объектов, обладающих массой. Даже когда мы стоим на земле, наши ноги "тянутся" к центру планеты сильнее, чем голова. Но эта разница ничтожно мала, поэтому мы остаёмся целы. 

Если нагреть металлический шарик и сунуть его в воду, то раздастся пшик и на этом все фокусы кончатся. 

Однако если нагреть шарик до достаточно высокой температуры, то он мгновенно создаст вокруг себя паровую шапку, которая будет изолировать шарик от остальной жидкости. При этом и шарик охлаждается медленнее, и вода вокруг нагревается гораздо медленнее. В этом и проявляется в данном опыте эффект Лейденфроста, про который мы говорили ранее. 

Я думаю, при наличии газовой горелки (баллон+горелка < 1000 р) такой эксперимент вполне можно повторить в домашних условиях и пронаблюдать паровую шапку воочию. Только осторожно!

Существует несколько металлов, плавление которых происходит при довольно низких температурах. Это, конечно же, олово, которое плавится при температуре 232 градуса, из-за чего его удобно использовать в качестве припоя. Это, конечно же, ртуть (-39 градусов), которую мы видим практически всегда только в жидком виде.

Но есть еще один интересный металл - галлий. Его температура плавления составляет всего 30 градусов, что позволяет его плавить просто теплом человеческого тела. Или теплом воды в стакане :)

В общем, сахар размешать, конечно, можно... Но действовать нужно решительно и быстро!

Всех милых дам поздравляю с замечательным праздником! В качестве подарка хочу преподнести чудесную красную розу.

Будьте осторожны! Не разбейте свои цветочки! :)

В эфире эксперименты, которых мы достойны!

Если взять обычный свежий огурец, воткнуть в него два электрода и подать ток, то...

...то практически ничего не произойдет. Напряжения не хватает на то, чтобы пробить воздух снаружи, а внутри ток проходит с огромным сопротивлением, из-за чего огуречный сок нагревается и закипает. 

Однако если взять соленый огурец, воткнуть в него два электрода и подать ток, то...

...то огурец прям таки засветится от проходящего внутри него тока!

Причина такой радости проста. Раствор солей содержит значительное количество заряженных частиц (ионов), которых нет в сыром огурце и которые как раз и являются проводниками тока. 

В очередной раз соленый огурец - 1, сырой огурец - 0. 

Давайте пронаблюдаем очень интересный эффект. 

Суть эффекта относительно проста. Если разогреть металлическую поверхность и капнуть на нее водой, то произойдет пшик, и капля испарится. Однако если сильно разогреть поверхность, то вместо испарения капля начнет непрерывно бегать по поверхности металла.

Причина такого поведения относительно проста. Если поверхность металла действительно сильно разогрета, то между каплей и металлом мгновенно испаряется небольшой слой воды и создается паровая прослойка. Эта прослойка изолирует каплю от металла, позволяя ей, во-первых, долго не испаряться ввиду отсутствия прямого контакта, а также собираться в почти идеальный шарик, поскольку молекулы воды притягиваются только друг другом, и отсутствуют силы межмолекулярного притяжения со стороны металла. 

Но в целом запомним главное. Некоторые предметы являются настолько горячими, что не могут охладиться, создавая вокруг себя изолирующую паровую прослойку. В этом и заключается суть эффекта. 

Существует еще красивая демонстрация. Если шарик сильно нагреть и опустить в воду, то вокруг шарика образуется и удерживается паровой пузырь.

В определенный момент шар остывает, и паровая прослойка практически 'взрывается' кипением. 

Также данный эффект позволяет совершать физикам буквально безумные опыты! 
Вот на видео молодой человек открытой рукой расплескивает жидкий металл.

Вот на видео молодой человек сует руку в расплавленный свинец.

+ А вот на видео молодой человек сует руку в жидкий азот.

Во всех случаях здоровье этих людей защищает образующаяся вокруг кожи воздушная прослойка, возникающая из-за великого и могучего эффекта Лейденфроста.

Убедительная просьба! Не повторяйте эти опыты без соответствующей подготовки! А если уж решитесь повторять - включите заранее запись видео! :)

Друзья, не так давно я размещал статью на Вомбате про эффект памяти формы. Явление довольно интересное - фактически мы нагреваем металлический образец, а он мгновенно меняют свою форму. Со стороны выглядит как магия, причём особая и уличная. Таких видео достаточно в интернете, но вот развернутого описания физики эффекта практически нигде нет. Что же, я решил попробовать сделать интересное и информативное обучающее видео по этому вопросу. Смотрите, лайкайте, подписывайтесь! 

Как вы наверное помните, основным выводом Гейзенберга было, что нельзя одновременно точно определить положение частицы и её импульс. На этом представлении строится вся современная физика.

Волночастица в работеВпервые введенный в 1927 году немецким физиком Вернером Гейзенбергом принцип гласит, что чем точнее определено положение некоторой частицы, тем менее точно ее импульс может быть предсказан из начальных условий, и наоборот.

Утверждение это довольно сложно проанализировать, если воспринимать частички только лишь как физические тела, похожие на мячики, но мы-то с вами знаем, что в квантовой физике всё кверху ногами и логика упирается в волновую природу. Коротко и понятно - это значит только одно. Вся квантовая физика держится на вероятности и не может быть точной в подразумеваемом нами смысле.

Пару слов про аттосекундную физику

Между тем, недавно нобелевская премия в области физики была вручена за разработку методики, способной работать с минимальными временными интервалами или аттосекундами.

Какой-то дурацкий комикс, но есть величина аттосекунды

Аттосекундная физика интересна тем, что при рассмотрении минимального интервала в поведении частичек (да и при рассмотрении прочих процессов) появляются детерминированные (строго определённые состояния).

В конечном итоге, любую прямую можно описать как набор точек, которые расположены друг за другом вдоль одной линии, а любая волна в море может быть рассмотрена как положение конкретной молекулы в строго обозначенной точке с конкретными характеристиками.

Догадались к чему идёт дело?

Нобелевская премия сломала принцип Гейзенберга?

Если раньше Гейзенберг исходил из того, что волна есть некоторый непрерывный интервал и где-то там проявляются свойства частицы, которые ещё и не возможно точно измерить, то тут картина резко меняется.

Довольно неплохая иллюстрация логики происходящего

Ученые в области сверхбыстрой «фотографии» субатомного мира научились фиксировать мгновенное состояние системы.

Энн Л'Уилье из Франции придумал как создать ультракороткие лазерные вспышки, а Пьер Агостини из Франции и Ференц Крауш из Австрии независимо друг от друга применили эту технологию на практике.

В обычных случаях это означает, что систему можно "заморозить" и получить такие состояния частицы, которые раньше мы не могли себе даже и представить. Варианты можно ожидать тут самые разные и да, это совершенно неизведанная для физиков территория.

Значит ли это, что теперь и принцип Гейзенберга не имеет никакого смысла? Всё относительно.

Логика аттосекунд и Гейзенберг

Да, систему теперь и правда можно зафиксировать. Да, из волны, которая описывает состояние электрона (теоретически) можно теперь выделить конкретное состояние и представить это как точное описание частицы в конкретный момент. Но важно правильно понимать это физически.

Гейзенберг действительно вряд ли ожидал, что аттосекундные периоды для длин волн в нанометрах будут когда-нибудь технологически разрешимы.

Но, вероятнее всего, такие технологии его скорее бы порадовали. Говорить о том, что новая физика опровергает его идеи не совсем правильно.

Даже если Гейзенберг не прав сейчас, то он прав был тогда

Во-первых, интервалы хоть и короткие...Но насколько они короткие? Далеко не факт, что сверхбыстрые фотографии опять-таки фиксируют не интервал времени, а "единичное квантовое состояние". Это утверждение в корне ломает все доводы о неправоте Гейзенберга. Поэтому, если это всё-таки интервал, то говорить о возможности измерить всё сразу опять нельзя.

Во-вторых, смею предположить, что Гейзенберг и не стремился особенно сильно упираться в свой же постулат. Вероятнее всего, главная ценность этой системы - обозначить, что на момент времени (!!!), когда работал Гейзенберг, физика не может точно измерить и координату, и импульс, а вся квантовая логика принципиально отличается от классической физики. Само собой, что если бы Гейзенберг на тот момент знал про аттосекунды, то он, вероятно, строил бы логику совсем иначе.

Собственно, мне не доводилось пока видеть авторитетные научные работы, где логика принципа неопределенности проверялась бы по новым методикам, поэтому если у вас есть ссылки на такие статьи, то оставляйте их в комментариях.

⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!

Сейчас частенько можно услышать, что тот или иной материал с эффектом памяти формы научились использовать очередным перспективным образом. В большинстве случаев, про «память формы» многие вычитывают в описании какого-нибудь умного матраса или подушки для сна. Такой матрас принимает форму тела пользователя и потом тело поддерживается в удобном состоянии.

Но на самом деле эффект памяти куда более интересный, если рассматривать его с позиции материаловеда.

Чаще всего эффект демонстрируют на примере проволоки из сплавов титана с никелем. Это лишь самый простой вариант демонстрации и на практике память формы наблюдается у разных материалов, в том числе и полимерных. Но, традиционно для моих заметок, разбирать подобные эффекты на металлах проще всего.

Опыт простой. Берем проволоку из титана-никеля, которая скручена в пружинку, нагреваем зажигалкой эту пружинку и видим, что спираль начала распрямляться и опять стала ровной проволоченной.

После остывания проволока так и останется прямой. Холодный образец можно вновь скрутить и вновь распрямить зажигалкой. Причём, форму можно придать абсолютно любую. Скажем, можно сделать импровизированную скрепку, которая при нагревании опять станет прямой.

Главный вопрос, который следует из опыта, тут логичен - что такое происходит с этой проволокой и что это за особая уличная магия?

Для объяснения эффекта нужно иметь общее представление о кристаллической структуре металлов и о процессе закалки. Давайте вспомним самые основы. Попрошу тут не придираться к формулировкам, так как хочется адаптировать текст для самых разных читателей с самыми разными уровнями знаний по теме.

Металлы в обычном состоянии имеют кристаллическую структуру и кристаллическую решётку. Кристаллической решеткой называется мнимая конструкция, которую мы можем изобразить, если в пространстве соединим атомы элемента друг с другом линиями.

При этом атомы металла будут расположены в точках пересечения этих мнимых линий или, как это называется более правильно, в узлах решётки. Та часть, которая регулярно повторяется, будет называться элементарной ячейкой решётки. И так всё здорово будет до тех пор, пока речь идёт о чистом компоненте.

Если сплавить два металла вместе, то атомам второго компонента сплава тоже нужно где-то расположиться. У второго компонента, как правило, есть собственная кристаллическая структура, но пока оба компонента системы жидкие, атомы спокойно сосуществуют друг с другом, как хлопья разного типа в молоке.

Когда система начинает затвердевать или кристаллизоваться, то атомам второго компонента нужно найти для себя место. При этом основной компонент старается доминировать и его атомы образуют уверенные каркасы, обладая высокой энергией связи. Примесные атомы стараются занять оставшиеся свободные места.

Система уравновешивается в некоторой конфигурации и атомы второго компонента пытаются позанимать вакантные места в новой кристаллической решетке.

Теперь представим себе, что такой двухкомпонентный сплав мы нагрели и видим, что атомы и первого, и второго компонентов пытаются начать интенсивное тепловое движение. Если остудить это великолепие с нормальной скоростью, то система вернется к равновесному состоянию.

Зато вот если охлаждать сплав резко, то второй компонент не успеет распределиться стандартным образом и будут образовываться новые конструкции. Такая структура может называться, например, мартенсит, а процесс именуется закалкой.

Структура после закалки обычно напряжена и напоминает что-то типа сжатой пружины в ящике. Атомы уже не могут свободно двигаться, а сам ящик становится твёрже. Поэтому, повышаются хрупкость и ломкость.

В некоторых случаях наблюдается интересное явление, которое, как раз-таки и свойственно сплавам титана и никеля.

Структуры, образованные в результате закалки, остаются относительно подвижными. Закаленная проволока из такого сплава хоть и имеет мартенситную структуру, но обладает ещё и памятью формы.

Если мы деформируем такой сплав после закалки (распрямление проволоки из примера), то иглы в структуре закаленного сплава не разрушатся, а просто поменяют конфигурацию. Где-то сместятся, а где-то начнут распрямляться.

Тот стресс, который структура испытала при закалке и та конфигурация, которая получилась при процессе, требовала большой энергии. Эта энергия была отнята у системы с помощью резкой охлаждения. Пока не проведется, например, длительный отжиг для нормализации получившейся структуры, именно конфигурация с иглами станет равновесной. Система будет стремиться к ней.

При простой механической деформации иглы не сломаются и не перестроятся, а пластично деформируются. Этим и отличаются сплавы с памятью формы. В распрямленном образце будет происходить борьба между механическим удержанием каркаса структуры и попыткой системы вернуться к зафиксированному виду после закалки. Когда это только лишь механическая деформация, то напряжений недостаточно и образец остается прямым. Зато если начать его нагревать, то в работу вступают диффузионные процессы.

Эти диффузионные процессы первым делом не заставят структуру вернуться к самой ранней модификации, а потянут её к варианту "после закалки". Иглы мартенсита, деформируемые механическим образом, начнут возвращаться к закаленной конфигурации. Это будет проявляться, как обратное скручивание в форму пружинки. Исходя из схемы чуть выше, стоило бы рассматривать только нижние два состояния.

Подобные сюрпризы, которые появляются при работе внутренних напряжений и температур, могут происходить в самых разных случаях и с разными материалами. Например, на ранних автомобилях сформованная торпеда из полимерного материала выворачивалась обратно при воздействии сильного нагрева из-за стремления вернуться к форме обычного листа. Причем, сворачивалась вместе со всем оборудование. Это было настоящим сюрпризом для разработчиков, которые не учли этот эффект. Ну и для владельцев легковушек.

⚡ Если вам нравятся мои статьи и вы хотели бы поддержать развитие проекта, то прошу подписаться на мой Telegram-канал про изобретения и методики креативного мышления. Нужно набрать 2000 подписчиков и будет здорово!

Ну и на Вомбате подписывайтесь ;)!

Множество рассуждений на тему физического мироустройства приводят к тому, что всё вокруг, в конечном итоге, состоит из информации и энергии. Тут можно привести невероятное количество примеров и все постоянные читатели канала наверняка помнят, что неоднократно мы приходили именно к такому выводу.

Возьмите, например, материю. Материя часто описывается как энергия, которая приобрела некоторую форму. По одной из концепций квантовое поле постоянно вибрирует, а точки с большой амплитудой и высокой энергией (!) как раз-таки представляют собой частицу.

Энергия описывает возможность волны распространяться в пространстве или существовать то или иное физическое явление. Это базовая сущность.

К сожалению, ситуация такова, что для осмысления проблемы нужно от чего-то отталкиваться. Отталкиваться лучше от понятных и чётко сформулированных физических понятий и терминов. Одним таким кирпичиком в фундаменте физического миропонимания как раз-таки и является энергия.

Представьте себе, что есть пространство-время. По некоторым представлениям это как пустая комната, снабженная различными метриками - шириной, высотой и длиной, а также секундомером.

В этой локации могут происходить или не происходить события. Такая якобы пустая комната является холстом художника, где вырисовывается вся физика.

Очень удобно сравнивать это с компьютерной реальностью. Я всё детство провел за компьютером, сам разрабатывал игры, кодил и отлично ориентируюсь в виртуальной вселенной. Давайте попробуем использовать эту логику. Вероятно, она не самая правильная, но она кажется мне подходящей, да и физике она не противоречит.

Представьте себе редактор для видеоигры.

У вас есть 3+1 - мерное пространства-время - это пустое место, где можно разместить предметы из коллекции объектов. Есть набор скриптов для каждого объекта - это физические законы. Есть прочие свойства.

Материя, которая есть в этом редакторе - это картинка. Любой стол или человек тут есть картинка. Картинка состоит из точек. Точки эти упорядочены согласно коду объекта и выводятся в нужной форме и в нужных позициях. Поведение точки задаётся программной средой и внесенной функцией.

Занятно, что примерно также описывает материю теория поля. Любая частица есть колебание поля. Колебание поля в нужной точке. Само поле существует в пространстве-времени. Ну а частицы описываются функцией вероятности.

При этом есть крайне важная деталь. Если мы возьмем компьютер, то он подключен к сети. Он потребляет электрическую энергию.

Электрическая энергия преобразуется в двоичный код и в результате на экране выводится точка. Ловите связь? Точка в редакторе, выведенная на экране кодом, и есть энергия из розетки.

Электрическая энергия, которая в результате взаимодействия с полупроводниками и, подчиняясь составленному двоичному коду, приобрела такую форму.

Но в основе всего этого лежит только одно - ЭНЕРГИЯ, электрическая энергия в проводе из розетки.

Я предполагаю, что кварк или бозон, выведенный в пространстве времени в нужной точке подобно поведению системы в игре, есть такая же энергия (которая непонятно откуда взялась), прошедшая взаимодействие с некоторой информационной матрицей пространства-времени и ставшая вполне себе физической материей.

У этой материи есть свойства, которые задаются программным движком или, в нашем случае, пространством-временем. Они выражаются, например, в том, что тяжелое падает, когда есть гравитация и так далее.

Так или иначе, энергия не является чем-то, что можно чётко и однозначно описать и остаётся той самой отправной точкой, с которой начинается вся физика.

⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!