Перелеты опылителя

В феврале в АрКСиве вышло аж две статьи, посвященных космогенным катаклизмам.
Одна оценивает людские потери от падения астероида (с формулами, есть расчет влияния отдельных поражающих факторов). Другая описывает воздействия на земную жизнь вспышки сверхновой в 50 парсеках от Солнечной системы (за последние несколько миллионов лет такие пару раз бабахали).

Пишут (аж в Сайенс), что в Гарварде смогли перевести водород в металлическое состояние. Помнится, о том, что такое возможно (тогда еще - чисто теоретически), я узнавал из всяких астрономических книжек, где писалось о том, что этот самый металлический водород может по причине высокого давления быть в недрах планет-гигантов.

Я за физикой конденсированного состояния не слежу (да и не разбираюсь), но, насколько понял, это не совсем "впервые". Еще двадцать лет назад, в 1996 получили на миллисекунды переход в металлическое состоние, потом еще жидкий металл водород получали, а тут - твердый. Давление для этого потребовалось раз в двадцать больше, чем то, что предполагалось в 30-е годы, когда гипотеза была высказана: 495 ГПа против 25 ГПа.

Вот фоточка из статьи, показывающая, как водород начинает отражать свет. Снято в микроскопе на айфон, что характерно.

Коллега Марьинский добыл из недр гидробиологического домика на биостанции книжку Василия Вадимировича Шулейкина "Очерки о физике моря", где в главе о приливах нашел пример, по его же словам, почти что сорокинской деконструкции. Что-то такое есть, да.
Судите сами:

"Земля притягивает луну. Но ведь и луна в свою очередь действует на землю с совершенно такой же силой. Согласно основным законам механики, действие всегда вызывает равное ему по величине и противоположно направленное противодействие. Различие заключается только в результатах, к которым приводят те же силы в различных условиях. Так, если человек попадает под колеса вагона, то тело его с такой же силой действует на них, с какой они давят на него. Но одна и та же по величине сила почти совсем не влияет на движение тяжелого вагона и на форму твердых стальных ободов его колес, в то время как она калечит хрупкое тело человека."
(Шулейкин, В.В. Очерки по физике моря. - М. ; Л. : Гос. изд-во, 1927. - С. 97)
P.S. Книга есть и на просторах Всемирной сети.

Наверное, когда-то объяснение физики и математики в научпопе "без формул" (tm) было крутым, ценным и привлекательным новшеством. Да даже без "наверное" - я понимаю, чем и почему.
Но сейчас этого развелось столько (по моим ощущениям), что уже оскомину набило. Куда ни плюнь - всюду это самое "без формул". И мысли теперь исключительно : "Ну вот опять..." А хочется уже чего-нибудь построже, но тоже популярного.
Собственно, читанная в детстве поп-наука почти сплошь была "с формулами" - и ничё, не обломался. Даже не сильно сетовал.

P.S. Книжки всякие нужны, книжки всякие важны. За разнообразие форматов! (вместо тоста)

Черные дыры, кроме прочего, часто позиционируются как сверхплотные объекты. И чаще всего это действительно так: плотность в них может запросто зашкаливать за плотность атомного ядра.
Но высокая плотность - это не какое-то обязательное свойство черных дыр.
То есть вообще понятие плотность туда неочевидно применимо: всё-таки ЧД - это в первую очередь область пространства-времени с определенными свойствами.
Но для нас, тех, кто находится вдали от, ее можно рассматривать как некий объем (ограниченный "горизонтом событий"), обладающий массой - а значит, можно рассчитать плотность этого образования.
Далее никакие изыски вроде вращающихся и заряженных черных дыр не рассматриваются, всё на уровне "школьной физики".
"Радиус черной дыры", как мы будем называть радиус "горизонта событий" и совпадающий в нашем случае с гравитационном радиусе, растет линейно с ростом массы. То есть в два раза более массивная черная дыра будет иметь в два раза бОльший радиус (забудьте про "масса растет пропорционально квадрату радиуса"!).
Гравитационный радиус R=2GM/c², где G - гравитационная постоянная.
Объем шара V=4πR³/3
Тогда можно посчитать зависимость плотность черной дыры от массы и от гравитационного радиуса (выкладки позвольте опустить, в них ничего сложного):
ρ(M)=3c⁶/32πG³M²
ρ(R)=3c²/8πGR².
Таким образом, плотность черной дыры падает пропорционально квадрату ее массы (радиуса): в два раза более тяжелая ЧД будет иметь в четыре раза меньшую плотность.
И тут-то и выясняется, что очень большие черные дыры могут иметь вполне себе "приемлемые" плотности.
Вот вам график зависимости плотности от массы (обратите внимание на то, что масса дана в логарифмическом масштабе). Для радиуса график идентичен, только подписи на оси абсцисс будут другие (посчитайте по формуле гравитационного радиуса).

Для понимания масштабов: масса Солнца - 2*10³⁰ кг. Черные дыры получаются из звезд, тяжелее не до конца определенного предельного значения, составляющего несколько масс солнца. Таким образом, плотность самых легких "звездных" черных дыр велика, но не запредельна: порядка 10¹⁸ кг/м³, что (всего лишь?) на порядок больше плотности атомного ядра или средней плотности нейтронных звезд.Вроде как еще могут бывать и сверхлегкие черные дыры, размерами сопоставимые с субъядерными частицами - поэтому график начинается от очень малых масс - и там-то запредельность и начинается. И наша с вами рiдна Земля, превратившись в ЧД (насколько я понимаю, сейчас неизвестны процессы, которые могли бы такое провернуть), имела бы трудновообразимую плотность 2*10³⁰ кг/м³.
Вот еще отдельно график для "астрономических" ЧД: от Солнца до квазаров.


Пресловутые сверхмассивные черные дыры имеют плотности, которые можно уже и не в стандартном виде записать. Черная дыра в центре нашей галактики Млечный Путь, имеющая радиус 12 миллионов километров (и массу в четыре миллиона масс Солнца) имеет плотность "всего" 1,1 миллиона кг/м³.
Уже при массе 10³⁸ кг (100 миллионов солнечных масс) плотность сравнима с таковой гранита из школьного учебника.
А самая тяжелая из известных черных дыр, находящаяся в квазаре OJ 287 (если ничего не обнаружили нового за три года), массой в 18 миллиардов солнечных масс, имеет исчезающую плотность 60 грамм на кубический метр! Напомню, что плотность воздуха - 1,29 кг/м³.

Два без четверти года назад я рекламил у себя в бложике о научно-популярной статье Кипа Торна в Science, где он доходчиво описывал, как черные дыры кривят пространство-время.

А вот теперь в свежем выпуске "Успехов физических наук" вышла русскоязычная статья того же Кипа Торна и его коллеги по КалТеху Марка Шила "Геометродинамика: нелинейная динамика искривлённого пространства-времени". Насколько я понимаю, она выросла из той самой статьи в Сайенс - есть некоторое текстуальное сходство, и картинки одинаковые. Но статья явно выросла в размере.

Я ее, правда, пока не читал, ибо не до того - но всем интересующимся физикой, астрономией, черными дырами настоятельно рекомендую!

Pr.S. На забавный препринт наткнулся - чувачки доказывают, что все привычные нам вероятности (типа подбрасывания монетки) имеют квантовую природу. Помещаю это здесь, а не на "Знании-силе" или еще где, так как не чувствую себя достаточным специалистом, чтобы выдавать это как официальную поп-науку.

Вероятности в нашем мире, как считается, бывают двух типов - "классические" и "квантовые". И к тем, и к другим, в конечном счете, применимы методы теории вероятностей (которая, как и подобает математике, выше всего этого вашего мира), но онтология у них принципиально разная. Всё, в конечном итоге, сводится к тому, существуют ли вероятности "на самом деле". Мой опыт общения с людьми показывает, что многих из них этот вопрос интересует в той или иной форме.


Классическая физика, привычная большинству из нас, выросла из научной революции Декарта-Ньютона-Лапласа и иже с ними и органически содержит в себе идею детерминизма: точно зная начальные условия, мы можем точно рассчитать результат. Ну, банальный пример: если точно знать исходное положение карт в колоде и то, как именно они перемешивались, то мы точно будем знать, какое расположение карт мы получили (всем очевидно же?). А то, что карточные игры отлично описываются теорвером - так никто ж ничего так подробно не знает! Вероятности, по "классике" - лишь мера нашего незнания. Хороший пример - подбрасывания монеты, без которого, наверно, не обходится ни одно элементарное введение в теорию вероятностей (и новый набор биокласса тоже с этой моделью столкнется). Механический детерминизм предполагает, что, точно зная условия подбрасывания монеты, мы сможем точно рассчитать результат - орел или решка. Но расчет этот практически неподъемный, хотя и возможный - в 2008 году поляки его совершили. Там результат оказался вообще интересный - ими было показано, что действительно малейшее отклонение в параметрах (явно за пределами точности человеческой руки) может привести к изменению результата. То есть, строго говоря, они доказали, что подбрасывание монетки - действительно очень хороший пример детерминированной системы, для описания которой проще применять теорию вероятностей. То есть, по "классике", вероятностей в окружающем мире нет, они есть только в наших невсесильных мозгах.

Но есть еще и квантовая физика, где вероятности имеют онтологический статус. Там, как известно, все расчеты дают результат в виде вероятности того, что объект в результате измерения окажется либо в состоянии А, либо в состоянии Б. Вроде как монетка, но есть один нюанс: дело тут вовсе не в неких неучтенных скрытых параметрах, а сам мир на квантовом уровне такой неопределенный! Это очень не нравилось Эйнштейну, стороннику детерминизма (его знаменитое "Бог не играет в кости!") - и благодаря ему, в конечно итоге, этот онтологический статус вероятностей был доказан (смотрите "парадокс Эйнштейна-Розена-Подольского" и "неравенства Белла").
( Read more... )

На кинопоказе к 80-летию специализированных научпоп-студий СССР упоминали еще и фильм "Что такое теория относительности" С.Л. Райтбурга. Якобы некий академик сказал, что не видел лучшего изложения основ теории относительности.
Так что я решил посмотреть - и не пожалел. Фильм короткий - всего двадцать минут. "Игровой" - по сюжету группа актеров в поезде встречает девушку-физика, которая им доходчиво и объясняет следствия, вытекающие из независимости скорости света от системы отсчета.
Кстати, в главной мужской роли - Георгий Вицын!

На "Знании-Силе" - моя новая заметка, о поисках (успешных?) новых доказательств альтернативной теории гравитации, а именно - "модифицированной ньютоновской динамики". Не кто-нибудь доказывает, а прямо сам автор - израильтянин Мордехай Милгром.

Каждый околонерд отечественный знает журнал "Квант". А биофакерам он еще должен быть известен как тот журнал, в котором замглавредом работает профессор Ваффен-С.С. Кротов.
Обнаружил на книжной полке в 179-й школе, что есть у него сейчас еще и отпрыск для нердов помладше под названием "Квантик".
Вот скажите - вы чувствуте всю тонкость этого названия?