Физики докажут возможность вечного движения

Физики докажут возможность вечного движения

«Кристаллы времени» способны перевернуть теоретическую физику. В начале 2012 года нобелевский лауреат (2004), физик Франк Вилчек, осмелился выйти на публику с весьма странным предположением. Вилчек разработал и развил доказательство существования «кристаллов времени» — физических структур, которые движутся по одной и той же схеме, как минута в часах, не затрачивая энергию и не останавливаясь никогда. В отличие от часов и любых других известных нам объектов, кристаллы времени получают энергию для движения не из хранилища, а из разлома в симметрии времени, который представляет собой особую форму вечного движения.

Идею профессора Массачусетского технологического института физики встретили настороженно: ведь он заговорил о вечном движении, которое считается невозможным из-за фундаментальных законов физики. Благо современный технологический прогресс делает возможным проверку такой экстравагантной идеи.

Физики планируют построить кристаллы времени, даже не за тем, что они будут генерировать бесконечное количество энергии (и тем самым станут вечным двигателем, который безуспешно пытались создать тысячи лет), а за тем, что находка может рассказать о том, что такое время на самом деле.

Когда материя кристаллизуется, ее атомы спонтанно выстраиваются в ряды, колонки и стопки трехмерной решетки. Атом занимает свою позицию в решетке, но баланс сил между атомами мешает.

им набиться в пространстве. Поскольку у атомов есть дискретный, а не непрерывный выбор мест, где появиться, кристаллы ломают пространственную симметрию природы — обычное правило того, что все места в пространстве эквивалентны. Как же насчет временной симметрии природы — правило того, что стабильные объекты остаются неизменными во времени?

Вилчек думал над этим нескольких месяцев. Его уравнения показали, что атомы действительно могут образовывать постоянно повторяющуюся решетку во времени, возвращаясь в исходное положение спустя дискретный (а не непрерывный) интервал, тем самым нарушая временную симметрию. Без потребления или производства энергии временные кристаллы будут стабильными, то есть находиться в «основном состоянии», как говорят физики, несмотря на циклические изменения в структуре, что с точки зрения физики можно определить как вечное движение.

Но как что-либо может двигаться вечно, не затрачивая энергию? Звучит невероятно, так как противоречит стандартным законам физики. Но исследования Вилчека по квантовым и классическим кристаллам времени прошли проверку экспертов и были опубликованы в авторитетных Physical Review Letters осенью 2012 года. Вилчек не утверждает, что знает, могут ли объекты, нарушающие симметрию времени, существовать в природе, но он попытается сделать один из таких в рамках эксперимента.

В июне группа физиков под руководством Сян Чжана, наноинженера из Беркли, и Тонгчанга Ли, физика из группы Чжана, предложила создать кристаллы времени в форме постоянно вращающихся колец заряженных атомов или ионов. Ли уверял, что он думал об этом еще до того, как прочитал мысли Вилчека. Его статья была опубликована вместе с вилчековской в одном и том же журнале.

С тех пор лишь Патрик Бруно, физик-теоретик из Европейского фонда синхротронного излучения во Франции выразил несогласие. Бруно считает, что Вилчек и его коллеги ошибочно отождествляют времязависимое поведение объектов с возбужденным энергетическим состоянием, а не основным. Нет ничего удивительного в объектах с избыточным энергетическим движением в цикле с замедлением движения по мере рассеяния энергии. Чтобы стать кристаллом времени, объект должен обладать вечным движением в основном состоянии.

Замечания Бруно и реакция Вилчека появились в журнале PRL в марте 2013 года. Бруно продемонстрировал, что низкое энергетическое состояние возможно в системе, предложенной Вилчеком, как гипотетический пример квантового кристалла времени. Вилчек ответил, что хотя приведенный пример не является кристаллом времени, он не думает, что эта ошибка «ставит под вопрос основные понятия».

В настоящее время международная группа исследователей во главе с учеными Беркли готовит сложный эксперимент в лаборатории, сообщает hi-news.ru. Однако он может быть проведен в период «от трех лет до бесконечности», прежде чем придет к логичному завершению. Все зависит от непредвиденных технических трудностей или финансирования. Есть надежда, что кристаллы времени выведут физику за пределы точной, но пока несовершенной квантовой механики, и проложат путь к более великой теории.

И если все сложится удачно, то своими опытами ученые впервые продемонстрируют, что трансляционная симметрия времени может быть нарушена. «Это на самом деле перевернет наше понимание», - уверен Тонгчанг Ли.

***

Справка:

Франк Вильчек внёс вклад в исследование аксионов, энионов, асимптотической свободы, фаз цветовой сверхпроводимости кваркового вещества и других аспектов квантовой теории поля. Он работал над необычайно широким кругом вопросов — от физики конденсированных сред и астрофизики до физики элементарных частиц. Его интересы включают: «чистую» физику элементарных частиц: связь между теоретическими идеями и наблюдаемыми явлениями; поведение вещества: сверхвысокие температуры, плотности и фазовые структуры; применение физики элементарных частиц в космологии; применение приёмов теории поля в физике конденсированных сред; квантовую теорию чёрных дыр.

 

Источник: mk.ru

Похожие новости:
ЦЕРН: открыта новая элементарная частица
Ученые Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), работающие на Большом адронном коллайдере, открыли новую элементарную частицу, сообщает ИТАР-ТАСС со ссылкой на Би-би-си. Это первая элементарная частица, открытая на коллайдере с начала его работы в 2009 году. Новая частица получила ..
2011-12-25 7419 0 Научные открытия
0
Физики создали новую теорию времени
Физики предположили, что минимально возможный в физической Вселенной масштаб времени на несколько порядков больше планковского времени. Более того, существование такого масштаба меняет фундаментальные уравнения квантовой механики, а вместе с этим — и представления о природе времени. Авторы настаивают ..
2016-02-04 4017 0 Научные открытия
1
Физики придумали первый танцующий кристалл
Физики-теоретики из Канады и США спрогнозировали существование кристалла, элементы которого находятся в непрерывном движении. Последнее обусловливает их свойства симметрии, получившие название хореографического порядка. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко о них сообщает Physics.Обычные ..
2016-01-12 2128 0 Научные открытия
1
Австралийские физики успешно испытали захватный луч
Австралийские физики создали и успешно испытали притягивающий (захватный) луч, сообщает интернет-издание Cnet. Полученный при помощи полого лазерного луча (яркого по краям и темного в центре), он смог переместить частицы диаметром 0,2 миллиметра на 20 сантиметров. Это расстояние примерно в сто раз больше, чем во время ..
2014-10-22 2673 0 Научные открытия
0
У света обнаружили необычные свойства
Японские, украинские, американские и корейские ученые открыли новые необычные свойства света. Авторы опубликовали исследование в журнале Nature Communications, кратко с ним можно ознакомиться на сайте RIKEN, крупного японского Института физико-химических исследований. Исследуя динамические характеристики эванесцентной волны, ..
2014-04-28 3676 0 Научные открытия
0
Физики нашли бозон Хиггса
Физики установили факт существования бозона Хиггса - недостающего элемента в цепочке объяснения мироздания, сообщает РИА Новости. По данным агентства, в блогах ученых об этом говорится как о свершившемся факте, участник исследований, сотрудник НИИ ядерной физики МГУ Эдуард Боос сказал, что после ..
2012-06-19 3779 2 Научные открытия
1
Американские физики научились получать небывалую температуру
Американские физики попали в Книгу рекордов Гиннесса. Во время эксперимента им удалось получить вещество, разогретое до 4 триллионов градусов Цельсия — это в 250 тысяч раз больше, чем температура в центре Солнца! Учёные сталкивали в коллайдере разогнанные почти до скорости света ядра атомов золота. ..
2012-06-26 4235 0 Научные открытия
1
Физики проконтролировали движение электронов с точностью до трех аттосекунд
Группа исследователей при участии российских физиков сумела провести эксперимент, в котором им впервые в мире удалось контролировать сверхбыстрые движения электронов с точностью до трех аттосекунд. Эксперимент проводился на лазере на свободных электронах FERMI, установленном в международном исследовательском центре «Elettra ..
2016-02-23 2138 0 Научные открытия
-1
Физики впервые проследили за движением экситонов
Ученые Массачусетского технологического института (МТИ) и Городского университета Нью-Йорка создали технику визуализации движения экситонов. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Nature Communications, а его краткое содержание доступно на сайте МТИ. Исследователи использовали взаимосвязь между переносом экситонов ..
2014-04-17 2009 0 Научные открытия
0
Физики научились перемещать объекты по воде при помощи волн
Ученые из Австралии, Израиля и России научились с помощью волны перемещать объекты на поверхности воды. Результаты своего исследования авторы опубликовали в журнале Nature Physics, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Австралийского национального университета в Канберре. Специалисты с помощью волновых ..
2014-08-12 2522 0 Научные открытия
0
Физики сформулировали правила жизни танцующих кристаллов
Физики из США и Канады теоретически описали динамический аналог обычных (статических) групп симметрии для нескольких точек, например, для кристаллической решетки. Ученые ввели термин «хореографическая решетка» для описания таких систем, а в качестве критерия симметричности предложили параметр «хореографии». Исследование ..
2016-01-18 1523 0 Научные открытия
1
Ученые обнаружили антифизические молекулы
Группа ученых из химического отдела Кембриджского университета и Кавендишской лаборатории обнаружила то, что движение кольцеобразной молекулы пиррола (pyrrole) по металлической поверхности происходит с нарушением вековых законов классической физики, которые определяют все, что происходит в окружающем нас мире. Используя уникальные ..
2013-05-2 2303 0 Научные открытия
0
Темную энергию связали с началом коллапса Вселенной
Физики из Калифорнийского университета в Дэвисе и Ноттингемского университета предложили модификацию общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна, следствием которой является коллапс Вселенной в будущем, а также описали механизм этого процесса. Результаты своих исследований авторы опубликовали в двух ..
2015-04-02 4957 0 Научные открытия
-2
Физики впервые сделали зеркало из оптической материи
Физики впервые экспериментально продемонстрировали возможность создания зеркала из так называемой оптической материи - множества частиц, заключенных в оптические ловушки. Статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводится на сайте Phys.org. Объектом исследования выступали полистироловые ..
2014-01-21 2020 0 Научные открытия
0
Физики вновь озадачены результатами измерений протона
Очередные попытки измерить размер протона поставили ученых в тупик. Результаты вновь оказались отличными от предыдущих, полученных при использовании других методов, и причины этих различий ученые найти не могут. В этот раз физики измерили размер протона при помощи метода ..
2014-01-15 2943 3 Научные открытия
3