5 невозможных вещей, которые могут позволить законы физики

Общая теория относительности Эйнштейна известна своим предсказанием червоточин – кратчайших путей, которые могут позволить путешествовать во времени, связывая разные области пространства и времени. Никто никогда их не находил, хотя и кипят споры о том, можно ли путешествовать по червоточинам, даже если бы они существовали. Пока мы ждем путешественника из будущего, который расскажет нам о путешествиях во времени, рассмотрим некоторые другие физические невозможности, которые могут быть возможными.

Вечный двигатель

Идея создания устройств, которые могут двигаться и совершать другую полезную работу без приложения каких-либо внешних сил, на протяжении многих веков посещала умы многих известных личностей. Леонардо да Винчи работал над несколькими проектами с вращающимися колесами. Роберт Бойль представил самонаполняющуюся воронку. Блез Паскаль во время поисков конструкции вечного двигателя случайно изобрел колесо рулетки.

Крупномасштабные вечнодвижущиеся машины противоречат всем законам физики. И, в первую очередь, железобетонным законам термодинамики. Но «кристаллы времени» нобелевского лауреата Франка Вильчака (Frank Wilczek) оказались близки к тому, чтобы их нарушить. Это материалы, которые вечно движутся во времени без внешнего источника энергии. Однако образцы, недавно сделанные в лабораторных условиях, не выполняют никакой полезной работы, поэтому квест продолжается.

Телепорт

Вы когда-нибудь хотели исчезнуть и тут же появиться где-то в другом месте? Как ни странно, нет таких  законов физики, которые могли бы помешать вам это сделать. В своей книге «Physics of the Impossible» 2008 года физик Мичио Каку (Michio Kaku) называет телепортацию «невозможностью класса I», что означает, что технология теоретически возможна и даже может появиться в течение нашей жизни.

Фактически, телепорты уже существуют, но не для людей, а для субатомных частиц. Квантовая запутанность, явление, которое Альберт Эйнштейн назвал «жутким воздействием на расстоянии», позволяет мгновенно передавать через пространство информацию и квантовые состояния. Первые эксперименты по квантовой телепортации, проведенные в 1997 году, были осуществлены с квантовым состоянием одного фотона, которое было восстановлено на другом фотоне в десятках сантиметров от него. Сегодня мировой рекорд квантовой телепортации составляет более 100 километров.

Плащи-невидимки

Плащ-невидимка Гарри Поттера – это всего лишь выдуманный магический аксессуар, который делает вас невидимым. Но так называемые метаматериалы указывают на аналогичную возможность и в реальной жизни.

Принцип метаматериальных плащей прост: волны света огибают объект в поле зрения, подобно тому, как поток воды огибает камни. Но для этого надо разрабатывать совершенно новые наноструктурированные материалы, которые могут таким образом искривлять световой поток.

Первые метаматериалы были разработаны в лаборатории в 2000 году, и вскоре появились основные маскирующие устройства. В настоящее время маскирование объектов человеческого размера невозможно. Но это, как говорится, не великая потеря. Даже если бы такая возможность была, вы могли бы изгибать только определенные длины волн света, делая маскируемый объект необычно окрашенным и даже более заметным. Вместо этого подобные принципы маскировки могут быть использованы для отклонения сейсмических волн и защиты целых городов от землетрясений.

Отрицательные температуры

Если вы собираетесь жить в этой вселенной, вы обязаны соблюдать ее правила. Нельзя, например, двигаться быстрее скорости света, нельзя делить на ноль и невозможно охладить что-либо до температуры ниже абсолютного нуля.

Абсолютный ноль – около –273°C – представляет собой температуру, при которой атомы перестают двигаться. Поэтому кажется логичным, что холоднее быть просто не может. Фактически, как доказали физики в начале этого года, невозможно достичь даже такой температуры.

Однако, в этом фундаментальном физическом законе есть лазейка. Согласно строгому термодинамическому определению, температура является мерой порядка: чем спокойнее и более упорядочено что-то, тем ниже его температура. Итак, в 2013 году физики из Мюнхенского университета имени Людвига Максимилиана в Германии совершили логический прорыв: они немного упорядочили скопление атомов, охлажденных до почти абсолютного нуля, создав температуру технически значительно ниже абсолютного нуля.

Такие состояния не имеют практического применения. Но они могли бы помочь нам изучить темную энергию, которая, как предполагается, имеет отрицательную температуру.

Материя, сосуществующая с антиматерией

Обычно, когда материя вступает в контакт со своей противоположностью – антиматерией – они «аннигилируют» с образованием высокоэнергичных фотонов. Нам просто повезло, что мы живем во вселенной, где антиматерия реально стабильно не образуется.

Но, как ни странно, существует такая материя, которая также может быть и антиматерией. Так называемые майорановские фермионы являются своими собственными античастицами, способными к самоуничтожению в определенных условиях. Физики давно подозревали, что нейтрино могут попасть в эту категорию частиц, несмотря на то, что мы имеем дело с одним из редчайших процессов во Вселенной, который, возможно, происходит раз в 100 триллионов триллионов лет.

Между тем постоянно сообщается, что нечто подобное осуществлено в лабораторных условиях. Когда электрон вырывается из сверхпроводника, остается дырка, которая действует как положительно заряженная частица с точно такой же массой. При определенных условиях их можно заставить вести себя подобно майорановским частицам.

Автор – Галаад Амит (Gilead Amit)

Источник – https://www.newscientist.com/article/2129664-5-impossible-things-the-laws-of-physics-might-actually-allow/

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *