FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь
176 городов
September – October
176 cities
12-14 октября 2018
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры

Как котики повлияли на науку (Часть 1)

Не котом Шрёдингера единым славен кошачий род и его вклад в прогресс. Давайте же вспомним других, возможно, не таких знаменитых, но не менее интересных мурлыкающих героев исследований и экспериментов.

 

Кот Шрёдингера

 

Кот Шрёдингера — суперзвезда в мире котов науки, пусть и вымышленная. Он был придуман одним нобелевским лауреатом (Эрвином Шрёдингером), чтобы доказать другому (Нильсу Бору), что тот не вполне корректен в интерпретации квантовой механики.

Бор утверждал, что, изучая субатомные частицы (составляющие атома — например, электроны) с помощью измерительных приборов, учёные описывают не свойства самих частиц, а лишь ограниченный набор характеристик, которые зафиксировали инструменты. Мысленный эксперимент Шрёдингера с котом (а точнее, с кошкой — в рукописи на немецком было упомянуто животное женского пола) помог показать, что объекты макромира (измерительные приборы и коты) вполне могут отражать свойства микромира (субатомных систем), но это не снимает проблему неполноты квантовой механики, поскольку узнать о состоянии частицы можно, только измерив её.

Сам мысленный эксперимент можно представить так: в небольшой стальной ящик помещаются кошка и счётчик Гейгера (объекты макромира), атом радиоактивного вещества (объект микромира), цианистая кислота (яд — для драматического эффекта). Вся эта система час остаётся закрытой. Известно, что радиоактивный атом за это время может распасться, а может остаться целым — с равной вероятностью. При распаде атома срабатывает счётчик Гейгера — прилаженный к нему механизм разбивает колбу с ядом, и кошка погибает. Узнать, в каком состоянии животное, можно, лишь открыв ящик — произведя измерение. Но пока мы этого не сделали, можно считать кошку находящейся в суперпозиции, то есть и живой, и мёртвой одновременно, — точно как электрон, который находится одновременно в разных состояниях.

 

 
 
Эрвин Шрёдингер
(1887-1961) — австрийский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики. Лауреат Нобелевской премии по физике (1933). Разработал (1926) волновую механику, сформулировал ее основное уравнение, вошедшее в квантовую теорию по названием уравнение Шрёдингера, доказал ее идентичность матричному варианту квантовой механики. Его перу принадлежат труды по кристаллографии, математической физике, теории относительности, биофизике.
Нильс Бор
(1885-1962) — датский физик-теоретик и общественный деятель, один из создателей современной физики. Лауреат Нобелевской премии по физике (1922). Бор известен как создатель первой квантовой теории атома и активный участник разработки основ квантовой механики. Он также внёс значительный вклад в развитие теории атомного ядра и ядерных реакций, процессов взаимодействия элементарных частиц со средой.


Падающие кошки

Больше ста лет учёные пытались объяснить, почему кошки приземляются на лапы

Правда ли, что кошка при падении всегда приземляется на лапы, и почему так происходит? Это любопытно не только детям, но и взрослым. Впервые поиском научного объяснения этого феномена озаботился физик Джеймс Клерк Максвелл в середине 1850-х, когда, сдав итоговые экзамены в Кембридже, остался там работать, чтобы получить звание профессора. В то время его занимали многие неизученные проблемы, даже те, что не имели высокого научного значения — как, например, проблема котоверчения.

Совместно с профессором математики Джорджем Габриелем Стоксом молодой физик Максвелл экспериментально выявлял минимальную высоту, упав с которой кошка успевает приземлиться на лапы. Ничего сенсационного установить не удалось. Однако позже Максвеллу приходилось отбиваться от нападок зоозащитников:

 

«В Кембридже существует предание, что я открыл способ кидать кошек таким образом, чтобы они не приземлялись на лапы, и что я, бывало, выкидывал их из окон. Я должен был пояснить, что истинной целью исследования было определить, насколько быстро кошка может повернуться в воздухе, и что истинным методом было позволить кошке падать на стол или кровать с высоты примерно двух дюймов [чуть больше 5 см]; надо сказать, что даже в этом случае кошка приземлялась на лапы».

 

Спустя 40 лет вопросом котопадения занялись ещё более основательно. В 1894 году французский физиолог и изобретатель Этьен-Жюль Маре за 2 секунды сделал 32 кадра падения кошки с высоты 1,2 метра. Эти снимки были показаны в Парижской академии наук и опубликованы в авторитетнейшем научном журнале Nature.

Феномен котопадения стали обсуждать всё больше именитых учёных. Например, итальянский математик Джузеппе Пеано считал, что секрет кошачьего переворота в хвосте, на что коллеги возражали, что и бесхвостые кошки без особого труда переворачивают себя в воздухе.

 

Котами учёные не разбрасывались, а создали математическую модель.

Наиболее популярное и понятное объяснение этой загадки предложил известный советский математик Яков Перельман. Оно было опубликовано в журнале «Природа и люди» в 1912 году:

 

«Когда падающая кошка поворачивает переднюю половину своего тела, то задняя половина на тот же угол поворачивается в обратную сторону; если затем кошка повернёт в том же направлении заднюю половину, то передняя вернётся назад, и тело кошки опять займёт прежнее положение. Никакой поворот при таких условиях не возможен. Но дело будет обстоять иначе, если кошка при повороте будет соответствующим образом вытягивать и укорачивать передние и задние лапы: согласно так называемому закону площадей, часть тела с вытянутыми лапами должна, при равных прочих условиях, повернуться на меньший угол, нежели часть тела с прижатыми лапами. Чередуя надлежащим образом вытягивание и прижатие лап, кошка может рядом телодвижений достичь нужного поворота в желаемом направлении».

 

Спустя более чем полвека это подтвердили инженеры Стэнфордского университета в статье «Динамическое объяснение феномена падающей кошки», вышедшей в журнале International Journal of Solids and Structures. На этот раз котами учёные не разбрасывались, а создали математическую модель. Она в точности повторяла падение реальной кошки и подтверждала предположение Перельмана.

 

 
 
Джеймс Клерк Максвелл
(1831-1879) — британский физик, математик, механик, создатель классической электродинамики , один из основоположников статистической физики. Предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею электромагнитной природы света, установил первый статистический закон — закон распределения молекул по скоростям, 

 

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Волшебная 3D-палочка

Компания WobbleWorks запустила проект «3Doodler» - это 3D-ручка, с помощью которой можно рисовать в воздухе. Другими словами, «3Doodler» -оригинальный ручной 3D-принтер, для которого не нужен компьютер, а необходима только электрическая розетка.

Любовь пчел трудовых

В связи с морфологической и функциональной дифференцировкой отдельные особи пчелиной семьи утратили способность к самостоятельному, существованию. Медоносные пчелы живут большими семьями, сообществами.

Тайны Байкала

Байкал уникален. Запаса воды в озере хватит для того, чтобы пять лет обеспечивать все человечество пресной водой.

Биологи установили «гиперборейское» происхождение ветвистоусых рачков

Ученые выяснили, как возникает рак кожи

Международная группа ученых при участии исследователей из МГУ имени М.В.Ломоносова выяснила, какие мутации отвечают на формирование наиболее часто встречающейся разн