Магнитное поле планеты - с хорошей точностью обычный диполь, той же формы, что у полосового магнита, только огромный. Заряженная частица, захваченная на силовую линию, вьётся вдоль неё по спирали, и по мере усиления поля к полюсам тот же закон сохранения, который разгоняет пируэт фигуристки, прижавшей руки, заставляет ускоряться и вращение частицы вокруг силовой линии - а поскольку её полная скорость не меняется никогда, движение ВДОЛЬ линии обязано на столько же замедлиться. Запущенная преимущественно поперёк поля (большой питч-угол), она останавливается и разворачивается задолго до атмосферы - магнитное зеркало. Запущенная преимущественно вдоль поля (малый питч-угол), она не имеет достаточно поперечного движения для превращения и едет по силовой линии прямо вниз, в атмосферу, - это высыпание, и именно оно буквально стягивает сияние в кольцо вокруг каждого полюса.

Жидкость течёт по каналу вокруг всего, что стоит на пути: за цилиндром след теряет устойчивость и срывается знаменитой вихревой дорожкой Кармана. Рисуйте свои препятствия левой кнопкой, стирайте правой, впрыскивайте полосы краски и переключайте вид между краской, скоростью и завихренностью.

Четыре материала в одном решателе: снег сползает по склону, песок обрушивается, желе пружинит, вода течёт, и всё это облака материальных точек. Рисуйте материал левой кнопкой, взрывайте поток правой и переключайте сцены, чтобы увидеть, как каждый материал разрушается по-своему.

Тяжёлая частица, толкаемая невидимой тепловой баней, блуждает случайным образом. Одна траектория выглядит бесцельной, но ансамбль подчиняется строгому закону: средний квадрат смещения растёт линейно, и график накладывает измеренную кривую на предсказание 6Dt соотношения Эйнштейна. Подогрейте или добавьте трение.

Две вещи здесь считаются, а не принимаются. Поле интегрируется по Био - Савару по обеим катушкам, поэтому однородность пары Гельмгольца - результат: в центре оно сходится с формулой до десятой доли процента и перестаёт сходиться в нескольких сантиметрах от него. Орбита ведётся схемой Бориса, сохраняющей модуль скорости точно, и e/m читается обратно из радиуса, которого след действительно достиг.

Полотно ткани как тысячи ограничений расстояния: повесьте его на ветру, уроните на сферу или на пол и посмотрите, как возникают складки, морщины и самоконтакт. Меняйте материал от шёлка до резины, включите разрывание и следите по графику растяжения, как крепко решатель держит ткань.

Гибкий стержень в трёх измерениях: кабель провисает цепной линией между двумя стойками, защемлённая консоль вживую сверяется с учебниковым qL⁴/8EI, хлыст щёлкает на рукояти. Цвет трубки следует локальной кривизне — прямые участки холодные, крутые изгибы тепло светятся. Схватите любую точку мышью и тяните, или щипните стержень вверх либо вбок и смотрите, как волна бежит в пространстве. Ползунок изгиба — от варёной спагетти до пружинной стали; ползунок демпфирования решает, сколько живёт звон.

Катушка с железным сердечником и поднос с настоящими опилками - каждая жёсткая игла намагничивается, чувствует соседей и заваливается. Подними ток, и поднос встаёт щетиной, выгнутой от полюса; выключи ток, и узор держит трение; встряхни поднос, и всё начинается заново, каждый раз иначе. Катушку можно таскать мышью по листу; потяните за торец сердечника (или удерживайте Shift), чтобы повернуть её. Правая кнопка мыши вращает всю сцену.

Маятник качается в неподвижной плоскости; это Земля поворачивается под ним. На полюсе плоскость качания делает полный круг за сутки, на 45 градусах ей нужно около 34 часов, на экваторе она не поворачивается вовсе: прецессия идёт как синус широты. Тяните широту, пользуйтесь кнопками пресетов и ускорьте вращение, чтобы увидеть это ясно. Кольцо латунных колышков стоит у самой границы размаха: поворачивающаяся платформа вносит каждый в замороженную плоскость качания, и остриё боба его сбивает — постановка Пантеона, движимая настоящим размахом, а не скриптом.

Шары падают сквозь решётку пегов и складываются в отсеки. Нигде на доске нет подбрасывания монеты: каждый шар - сфера под действием тяжести, отскакивающая от круглых пегов с реституцией и трением, и колокол - это то, что дают такие столкновения. Доска - настоящая доска: щель глубиной в несколько шагов решётки между двумя стёклами, так что физика внутри честно трёхмерна, а статистика живёт вдоль x, где и гистограмма. Ряды решётки смещены на полшага: на квадратной сетке шары падают по коридорам между пегами и прилетают неотклонёнными. Наклоните доску, чтобы сместить результат: среднее сдвигается потому, что у тяжести появляется горизонтальная составляющая, а не потому, что подкрутили параметр.

Обучение нейросети И ЕСТЬ физика: потери - потенциальная энергия над пространством весов, а обучение - частица, катящаяся вниз. Трёхмерная поверхность - тот самый ландшафт, срез по двум направлениям сквозь 1194 измерения, перерисовываемый вокруг сети по мере её движения; светящийся шарик - сама сеть, а золотой след - только что пройденный спуск. Слайдеры - это механика: скорость обучения - шаг, momentum - инерция, проскакивающая овраги, а температура превращает спуск в динамику Ланжевена - нагрей, и шарик вечно дребезжит над минимумом, в точности как тепловая частица в яме. А панель из кубиков показывает цифру, которую сеть читает прямо сейчас.

Настоящая оптика, отрисованная трассировкой самого света: каждый кадр GPU пускает миллионы лучей сквозь призмы, линзы и стеклянные сферы, длина волны за длиной волны, поэтому радуги, каустики и полное внутреннее отражение возникают потому, что их требует физика. Картинка уточняется по мере накопления сэмплов; двигайте солнце и поднимайте дисперсию.

Нажмите на малый поршень - большой поднимет автомобиль. Давление одинаково во всей жидкости, поэтому F₂/F₁ = A₂/A₁ - но малый поршень обязан пройти во столько же раз больший путь, и работа с обеих сторон совпадает до последней цифры. Пресс - это рычаг, а не источник. Рядом четыре сосуда совершенно разной формы и объёма приходят ровно к одному уровню, потому что течение гонит давление, а давление зависит от глубины. U-образная трубка с двумя жидкостями НЕ выравнивается: она уравновешивается при ρ₁h₁ = ρ₂h₂ - так одну плотность и измеряют через другую. А дно сосуда не чувствует формы над собой: расширяющаяся банка с шестью литрами давит на своё дно ровно так же, как узкая с одним литром, если глубина та же. Разницу несут стенки, и в панели напечатаны оба числа, чтобы этот разрыв было видно, а не заявлено. А шар Паскаля делает сам закон видимым: надавите на плунжер - вода бьёт из всех отверстий, вверх, вбок и вниз, почти с одной скоростью, потому что добавленное давление приходит к каждому отверстию неослабленным. Оставшаяся разница - это ρgh тяжести, и с ростом давления она исчезает.

Ряд маятников с длинами, подобранными так, что i-й делает ровно K+i качаний за цикл: отпущенные вместе, они плетут бегущие волны, гребёнки и спирали, рассыпаются в хаос и в момент t = T снова собираются в одну линию. Каждый маятник - ПОЛНЫЙ нелинейный: поднимите амплитуду, и часовой механизм честно расстроится. График пишет хореографию одним числом - фазовой когерентностью r.

Сосчитайте нити, тянущие груз вверх, - это и есть выигрыш в силе, а не число из таблицы. Поднимите один и тот же вес через неподвижный блок или через шестикратный полиспаст: затраченная работа одинакова, полиспаст лишь размазывает её по шести метрам троса. Рядом со сборкой поднимаются две метки - груз и выбранный трос, - и расходятся ровно на величину выигрыша: сила покупается расстоянием и никогда энергией. Добавьте трение, и затраченная работа вырастет, а полезная не сдвинется: КПД умеет только отнимать.

Поезд Эйнштейна, поставленный по-настоящему: молнии бьют в оба конца идущего поезда, световые фронты растут кругами со скоростью c, и наблюдатель на перроне M ловит обе вспышки одновременно, а M′ в центре поезда встречает переднюю вспышку раньше. Поставьте галочку «ехать в поезде» — и ТЕ ЖЕ два удара нарисованы в кадре поезда: вагоны покоятся во всю длину, перрон утекает назад сжатым, удары больше не одновременны — а фронты по-прежнему круги со скоростью c, в чём и весь постулат. Потяните скорость системы отсчёта - и сетка Минковского скашивается вживую: мировые линии поезда наклоняются, а две молнии - одновременные на перроне - расходятся в системе поезда ровно на v·L₀. На стенде часов покоящиеся и летящие световые часы гоняют фотоны между зеркалами; путешественник рисует заметно более длинный зигзаг, и его счётчик отстаёт ровно в γ раз. Потом пустите мюонный дождь: при 0.995c падение с 15 км переживает примерно каждый десятый - точно по exp(−h/γvτ) - тогда как жизнь без замедления времени пропустила бы одного из десяти миллиардов. Поставьте галочку - и полетите вместе с ними: тогда сжимается гора.

Доступно на Steam: https://store.steampowered.com/app/4861360/Makarov_Physics_S...

Вот что о ней известно простыми словами:

Она самая быстрая. S301 — рекордсменка по скорости среди всех звёзд в нашей галактике. Она буквально «несётся» вокруг черной дыры.

Она ближе всех. Эта звезда находится к черной дыре ближе, чем кто-либо другой из известных нам звёзд.

Она — «полигон» для физики. Именно из-за близости и огромной скорости S301 идеально подходит для проверки самой известной теории в мире — общей теории относительности Эйнштейна.

Как это работает?

Представьте качели: чем ближе вы подходите к опоре, тем сильнее вас «кидает» из стороны в сторону. Так же и здесь. Звезда S301 крутится на экстремально близкой орбите, испытывая мощнейшее гравитационное притяжение.

Учёные будут наблюдать, как гравитация искривляет её путь. Если расчёты Эйнштейна верны — траектория будет одной. Если нет — мы увидим отклонение. Это реальный шанс проверить, как работает гравитация в самых жёстких условиях.

Коротко:

Объект: Звезда S301.

Роль: «Тест-пилот» для проверки теории гравитации.

Почему важно: Если теория Эйнштейна подтвердится — отлично. Если нет — это революция в физике!

БЛОК 1: ИСТОРИЯ

Итак, началось все в начале 20 века - физики жили спокойной жизнью, думая что все подчиняется привычным им законам физики: яблоко падает, земля крутится. Но когда они заглянули в атом, то их привычное понимание мира рухнуло: оказывается, в микромире объекты не подчиняются законам макромира.

В 1920-х на Сольвеевских Конгрессах об этом заговорили уже известные учёные. Бор и Гейзенберг заявили:

"частицы по типу фотона или электрона не имеют чёткого расположения и координат пока мы не измерим или посмотрим на них. Они находятся в состоянии "суперпозиции", тоесть везде и нигде одновременно. Как только произошло измерение, суперпозиции пропадает и мы видим или фиксируем привычный нам электрон."

Дальше появляется сама " запутанность". Чтобы объяснить я возьму электроны: два электрона одинакового происхождения, например с одного атома, автоматически становятся " запутанными" тоесть связанными между собой. И здесь начинается "магическая физика" - если один из них примет одно положение, то другой мгновенно примет согласованое или противоположное состояние. И без разницы где они находятся, хоть один на разных углах вселенной, не влияет.

БЛОК 2: УДАР ЭЙНШТЕЙНА

И тут вдруг появляется Эйнштейн. Его бесила эта "ересь" - ему казалось, что мир должен быть логичным и легко предугадыватся, спрашивая у своих коллег " если вы не смотрите на луну, значит её нет?"

В 1935 году Эйнштейн вместе с Розеном и Подольским выдвинули ответный удар - ЭПР-парадокс. Почему ЭПР? первые буквы фамилий. Так в чем же его суть? Суть в железобетонном аргументе обычного мира из их работы: "Можно ли считать квантово-механическое описание физической реальности полным?":

Скорость света. Это абсолютный максимум Вселенной, его нельзя преодолеть. Ни один сигнал, ни одна крупица информации не может перемещаться быстрее неё. Но если Бор прав, то измерение одного электрона мгновенно меняет второй на другом конце космоса. Эйнштейн назвал это "жутким дальнодействием" и заявил, что это нарушает принцип локальности - что ничто не может влиять на другое быстрее скорости света. Но технически теория относительности не запрещает корреляции(это когда одно событие связано с другим. Если меняется одно - меняется и другое) между частицами - она запрещает передачу информации. Именно эту тонкость и не учёл Эйнштейн.. Чтобы объяснить его логику, приведу пример(это его же пример чтобы объяснить тем, кто не разбирается в физике): пару ботинок разложили по двум коробкам, одну увезли в горы, а вторую оставили в лаборатории. И как только одир из учёных открывает коробку и видит правый - он знает, что то левый. И наоборот. Он предположил у частиц есть "скрытые параметры". Они изначально знают какой из них правый, а какой левый. Просто мы не умеем их читать. Или не можем вовсе.

БЛОК 3: ОТВЕТ БОРА

Как только Бору пришёл ответ, он бросил все дела. Как вспоминают рабочие, он ходил от угла в угол покуривая и предлагая варианты тут же стирая. Но он придумал ответ. Он сказал Эйнштейну, что тот судить квантовый мир по законам макромира, что неправильно. Во время того, как ботинок в закрытой коробке, он находится в суперпозиции - внутри квантовое облако вероятностей(волновая функция) и когда ученый открывает коробку, облако схлопывается и функция определяет какой это ботинок и выдаёт его(это называется коллапсом волновой функции). А тот, что в лаборатории принимает противоположное положение.

Эйнштейн был в ярости. Бор сломал привычное восприятие мира, а тем самым отрицал теорию относительности на микроуровне. И каждый так и умер при своем мнении. Почему? А потому что в те года(30-50-е) не было технологий фиксирования отдельных фотонов и электронов. И другие учёные просто пользовались формулами, не думая об этом на то время "философском вопросе".

БЛОК 4: ИРЛАНДЕЦ, РАЗРЕШИВШИЙ ВСЕ.

До 1963 все пользовались формулами не думая. Но в 1964 появился Джон Белл - ирландец, который решил спор длиною более 29 лет. Работая в ЦЕРНе(это Европейская организация по ядерным исследованиям (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), проще говоря, это крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий) и любил копаться в квантовых парадоксах после работы. Он смог найти математическое чудо, по которому можно было узнать про частицу и врет она или нет, придумав тест, прозвали который "Неравенства Белла"

Логика его рассуждения была очень гениальной: если прав Эйнштейн, то по математической формуле число совпадений при массовом тестировании в разных условиях будет не выше определённого значения в процентах, а если был прав Бор то это значение будет превышено на порядок и пробило бы потолок математических расчётов. Белл смог перевести все в расчёты и цифры, так, чтобы инженеры смогли это осуществить. Белл смог сделать то, чего не смог Бор и Эйнштейн. Осталось дело за малым - передать расчёты инженерам и проверить кто прав.

БЛОК 5: КАК ЛАЗЕРЫ СМОГЛИ РЕШИТЬ СПОР

Эксперименты заставили себя ждать действительно долго. Начиная с 70-х, учёные начали исследования и попытки воплотить в жизнь Неравенства Белла.

В историю себя вписали 3 учёных-практика: Джон Клаузер, Ален Аспэ и Антон Цайлингер.

Учёные брали кристалл (бета-борат бария, нелинейный кристалл, сокращено: ВВО или брали титанил-фосфат калия(КТР)), облучали его(этот процесс называется спонтанное параметрическое рассеяние) и получали "запутанные" (связанные) фотоны. Потом их пускали по трубкам(в которых стояло тысячи датчиков, которые изменяли поляризацию(характеристики) фотонов), на километры друг от друга. Но особенность датчиков в том, что они меняли свои параметры за несколько наносекуд до фотона, что он не успевал передать другие данные своему "брату". Неравенства были порваны в щепки. Нильс Бор оказался прав в своих догадках, и великий Эйнштейн ошибся. Но ошибаться может каждый в физике тем более. А трём учёным дали Нобелевскую премию по физике в 2022 году.

БЛОК 6: КВАНТОВАЯ "ТЕЛЕПОРТАЦИЯ" И ДОПОЛНЕНИЯ

Мгновенно вопрос - разве запутанность и телепортация это не одинаковые вещи? Нет. Запутанность это состояние частиц. А телепортация это процесс, использующий запутанность

Все наверняка слышали о квантовой телепортации. Сразу проясню это не мгновенный переход из А в Б, а как раз таки та самая передача состояния частицы к другой связанной частице.

Для начала что это? Это способ перенести состояние одной частицы на другую, используя запутанность + классическую связь. Это не мгновенная передача информации. Ты не можешь телепортировать состояние без отправки дополнительных данных (по интернету, радио и т.д.). Ты не можешь обмануть скорость света.

Как это работает:

1) Создаем запутанную пару частиц. А и Б. Их состояния зависят друг от друга как мы знаем, если на А монетке выпал орел, то на Б выпадет решка моментально.

2) Берем частицу В. Она может быть в суперпозиции(орел и решка вместе, как мы тоже знаем)

3) нам нужно связать частицу А и В, что мы и делаем. Производим измерение. Это разрушает позицию В, так как она была в суперпозиции, но стала к примеру решкой. Также это разрушает запутанность А и Б.

4) мы берём вычислительные данные, и отправляем их ученому, который находится возле частицы Б.

5)тот восстанавливает положение частицы В, только уже на частице Б.

Именно и это есть "телепортация" на квантовом уровне.

Теперь ответы на частые вопросы и дополнения по теме.

Можно ли сделать тоже самое с человеком? На теоретическом уровне законы физики не запрещают передачу состояния человека, но это требует невообразимых ресурсов, и на практике никогда не будет реализовано. Для одного человека нужно передать состояние 7×10^27 атомов, на практике это не имеет смысла и невозможно. Нужно было бы передать состояние триллионов частиц и ещё и запутать их, а ещё восстановить их состояния вообщем долго очень, на это ушел бы не один год. Фактически это телепортация, но не мгновенная, а по частицам и занимает много времени.

Нарушает ли это теорию относительности как запутанность? Нет. Теория запрещает передавать сигналы быстрее скорости света, а здесь это не задействовано.

Куда девается оригинал? Он уничтожается сразу. Невозможно чтобы две частицы были в одном положении, и как вторая переходит в это же состояние оригинал уничтожается.

Безопасно ли это и может стать будущим интернета? Да. Ответ на оба вопроса положительный, потому что цепляют за одно свойство - нельзя посмотреть инфо не изменив состояние.

Можно ли телепортировать сознание?

Нельзя. Это процесс в мозге, а не состояние. Мы не знаем как онон само работает не Говоря уже о его телепортации.

Это дорого?

Безумно. Установки, аппараты. Очень сложно.

Насколько далеко уже делали?

Фотон - около 100км, 44км для атомов. В Китае передавали запутанные фотоны на спутник (1200км~) MIcius.

Как связывают частицы? Один из способов представлен в статье, а так чтобы не листать просто пропускают через кристалл специальный и там они оьретают запутанность

Итак. Итоги: мы разобрали что такое квантовая запутанность, и её вытекающие, историю, и спор, который длился почти век.

Постарался над постом, надеюсь оцените. Нейросеть не применялась никак. В этот раз я решил вообще сделать без неё, так что приятного чтения. Старался сделать без сложных терминов, а если и были то пояснял.