В первые мгновения после Большого взрыва Вселенная была совершенно не похожа на ту, которую мы видим сегодня. Температура была настолько высокой, а плотность энергии настолько огромной, что протоны и нейтроны еще не могли существовать в привычном виде.

Их составляющие — кварки — и частицы, связывающие их между собой, глюоны, находились в свободном состоянии. Физики называют такое вещество кварк-глюонной плазмой.

В природе подобное состояние сегодня практически не встречается. Зато его можно на мгновение создать в лаборатории. Для этого ученые разгоняют атомные ядра до скоростей, очень близких к скорости света, а затем сталкивают их.

При столкновении энергия концентрируется в ничтожном объеме пространства. На какое-то время возникает чрезвычайно горячий сгусток материи, который затем стремительно расширяется и остывает.

Неожиданно эта микроскопическая материя ведет себя как жидкость

Когда физики впервые исследовали кварк-глюонную плазму, они ожидали увидеть нечто похожее на хаотическое облако элементарных частиц.

Но эксперименты на RHIC и Большом адронном коллайдере показали совсем другую картину.

Образовавшийся сгусток ведет себя скорее как чрезвычайно текучая жидкость. Частицы внутри него не разлетаются независимо друг от друга. Движение одной части среды оказывается связано с движением остальных, а вся система расширяется коллективно. Это удивительно уже само по себе. Но возникла новая проблема.

Если такая жидкость действительно образуется, насколько маленькой может быть система?

В столкновении тяжелых ядер золота или свинца участвуют сотни нуклонов. Там еще можно представить себе возникновение коллективной среды. Но что произойдет, если вместо огромного ядра взять гораздо более легкую систему?

Можно ли сделать жидкость из нескольких десятков частиц?

Именно вокруг этого вопроса много лет продолжались споры.

При столкновении протонов физики действительно обнаруживали признаки коллективного поведения. Но оставалось сомнение: не является ли это просто результатом отдельных квантовых взаимодействий между частицами?

Иными словами, если несколько частиц разлетаются преимущественно в определенных направлениях, это еще не означает, что перед нами возникла жидкость.

В последнее время всё чаще и чаще встречается термин «нано».

Его пихают в рекламу, в книги, в журнальные статьи, да и вообще везде. Применяется термин практически ко всем сферам нашей жизни и промышленности: электроника, машиностроение, медикаменты, материаловедение, бытовая химия…и, собственно, почти везде.

В сознании закрепилось, что если есть это слово, то мы имеем дело с чем-то невероятным и чуть ли не с космическим. Нанотехнологии используются сегодня повсеместно, правда вот пользы от них не так много, как хотелось бы пиарщикам. Да и технологии эти далеко не всегда НАНО.

Слово нано означает всего лишь характерный размер. Это величина, которая получится при умножении 1 метра на 10 в минус девятой степени. Логично спросить, о каком именно размере идёт речь.

Когда к характеристикам материала добавляется нано- подразумевается, что характерные размеры частичек, из которых состоит этот материал или которые входят в сложную композицию, лежит в нано-диапазоне.

Если обычные структуры материалов могут попадать в микродиапазон, то у нано-, как вы наверное поняли, частички будут поменьше.

Когда речь идёт про какие-то чудодейственные жидкости, типа кондиционера для двигателя, логика такая же — есть основная жидкость и есть наполнитель из какого-то нано-порошка (т.е. порошка, обладающего незначительным размером каждой частицы). Когда такая смесь попадает в цилиндр, она забивает небольшие повреждения, улучшает скольжение и иногда даже способна увеличивать компрессию.

Теперь вы наверное хотите спросить, почему же нано — это обман и как оно работает. Ведь на первый взгляд всё и правда интересно. Начнем с логики работы таких нано материалов.

Суть заключается в том, что если максимально измельчить структуру или основные элементы какого-либо вещества или композита, то мы действительно получаем некоторый набор принципиально новых свойств.

Некоторые из них можно предсказать сразу, а некоторые требуется исследовать дополнительно.

Скажем, прочность нано материала и правда может оказаться более высокой, чем прочность аналога со стандартной структурой. Это связано с тем, что чем больше частиц в структуре, тем большее количество связей у нас образуется. Значит, и разорвать связи будет сложнее.

Или же, проникающая способность некоторых нано-гелей тоже вполне может быть более высока, чем в случае использования других наполнителей.

Кроме того, нано материалы могут обладать большей активностью и вполне подойдут для добавок к топливу или для создания сложных полимерных композиций. Всё это действительно так.

В блокбастере Джеймса Кэмерона «Титаник» 1997 года показано, как Мердок дает команду на реверс двигателя. Собственно, это кажется нам логичным решением и воспринимается как самый простой способ избежать столкновения. Но знатоки морской тематики утверждают, что сама физика помешала бы такому манёвру и что врубать задний ход было не только контрпродуктивно, но и ещё более опасно. Давайте разберемся почему.

Основываясь на показаниях выживших членов экипажа «Титаника» можно сказать, что никакого реверса и правда не было. Или не было по крайней мере в рамках попыток Мердока избежать столкновения с айсбергом.

Источники утверждают, что основной целью на тот момент было обойти приближающийся айсберг, к которому корабль направлялся прямым ходом. И это главное противоречие.

Капитану понадобится полный контроль руля направления чтобы попытаться выполнить столь сложный маневр. Руль направления у корабля всегда расположен своеобразным образом. Он находится в непосредственной близости от гребного винта. Примерно так это выглядит. Увы, фотографий именно что Титаника я быстро не нашёл, но логика очевидна.

Когда винт работает, то создаётся определенный тип течения и движение воды будет характерным для конкретного случая. Не сложно догадаться, что чем сильнее и интенсивнее винт «бултыхает» объемы воды, тем это больше мешает процессу управления. Когда система вошла «в режим», то это обычное дело. Но при резкой смене направления вращения и перераспределения параметров потока этот режим нарушается.

Если бы капитан включил двигатели Титаника задним ходом, он бы полностью заблокировал руль и было бы совершенно невозможно увернуться от айсберга. Если бы два внешних винта Титаника (центральный винт не мог вращаться в обратном направлении) вращались в обратном направлении, поток воды толкал бы руль внутрь. Руль не мог бы управлять этой силой и, таким образом, практически не имел никакого влияния на определение направления корабля. Паразитный эффект ощущался бы весьма значительно.

Так а почему бы тогда не исключить руление полностью и стараться просто остановить корабль или, ещё лучше, дать заднюю? Всё довольно просто — первый закон Ньютона. Столь массивный корабль просто физически не мог «притормозить» за такое время и на такой дистанции.

Если бы между Титаником и айсбергом было большее расстояние, то попытка реверса его двигателей могла бы быть осуществимой. Учитывая, что между обнаружением айсберга столкновением проходит от 37 до 39 секунд, команда реверса двигателя, вероятно, заняла бы все это время и, вероятно, даже больше.

Важно помнить, что реверс двигателя такого гигантского корабля — это не как нажатие педали тормоза в автомобиле. Экипаж должен успеть отреагировать на сообщение капитана.

Ходовые испытания Титаника (которое провелись всего 2 неделями ранее) среди ее различных стресс-тестов подразумевали и пример аварийной остановки путем реверса двигателей при движении на полном ходу. На испытаниях машина полностью остановилась на дистанции 777 метров, что заняло 3 минуты 15 секунд. Предполагаемое расстояние между Титаником и айсбергом на момент обнаружения составляло около 400 метров. При этом вполне вероятно, что экипаж внизу не отреагировал бы также быстро, как это было во время ходовых испытаний корабля.

Логично полагать, что исходя из инерции и физических параметров Титаника в реальности было принято единственное возможное решение — пытаться увернуться от удара. Правда и тут шансов оставалось мало. Никакого реверса на практике не было. А вот поразмышлять на тему того, что было бы лучше, а что хуже — это интересно.

Мне видится, что как раз-таки попытаться максимально сбавить скорость и брать айсберг на таран не было бы столь разрушительно, как «приехать» в это огромное тело бортом. Всё-таки если исходить из ходовых испытаний, то удалось бы скинуть скорость почти в два раза. С учетом того, что продольная жесткость конструкции довольна высока, шансы могли бы быть. Само собой, это лишь мои догадки.

Теория относительности — это очень популярная штука. Даже люди, далекие от физики, наверняка слышали хоть раз в жизни про относительность.

Мне понятие относительности впервые попалось в рекламе. Возможно вы помните, что одно время на телевидении крутили ролик, где некоторый товарищ приносил Эйнштейну ящик и спрашивал мол — куда ящик ставить? Эйнштейн, не долго думая, отвечал — ну поставьте ящик справа. Мужик переспрашивал — справа относительно меня или вас? У Эйнштейна загоралась лампочка над головой и он кричал гениально!!! Видимо был намек на то, что именно так открылась теория относительности :)

Понятие относительности

Между тем, понятие относительности существовало гораздо раньше, чем Эйнштейн даже родился на этот свет. Ещё папа механики Ньютон использовал понятие относительности движения. Оно и логично. Представьте себе любую жизненную ситуацию, где происходит механическое движение. Это движение всегда рассматривается относительно чего-то. Причем, если рассматривать его относительно разных точек, то меняется и значение изучаемого параметра.

Думаю, понятие относительности протекания процессов в физике долго пояснять и раскрывать не нужно. Если поезд едет со скоростью 50 км/ч, то относительно неподвижной станции его скорость 50 км/ч, а относительно идущего рядом поезда в том же направлении — это 0 км/ч.

Вот только если приправить всё это современными знаниями, например представлениями о скорости света, то и относительность получится слегка другой.

Начнем с того, что смысл теории относительности везде, в общем-то, сохраняется. Из общей теории относительности следует специальная теория относительности, а из неё можно выделить и Ньютоновскую часть.

Относительность у Ньютона

По большому счёту, можно сказать, что вся механика Ньютона — это частный случай специальной теории относительности. Главное различие тут — абсолют. Только сидхи всё возводят в абсолют, а ещё так делает Ньютон.

В этой версии относительности есть и привычная всем нам координатная плоскость, и вполне себе работают часы, и гравитация влияет на объекты только как гравитация. Ещё у тел есть длина, которая неизменна. И, в общем-то, если говорить о физике с позиции здравомыслящего человека, который пока ещё не заглядывал глубже, то теория Ньютона выглядит наиболее логичной и правильной. Относительность воспринимается как логичная и понятная сущность.

Законы физики Ньютона имеют дело с абсолютным временем и движением. Но в процессе развития знаний о природе оказалось, что всё немного иначе. Появилась более крутая теория относительности. Тут отметим, что Эйнштейн, которому негласно приписывается абсолютно ВСЁ, связанное с относительностями в физике, был далеко не первым, кто об этом задумывался.

Слово гистерезис обычно вызывает у человека, изучающего физику, неоднозначные эмоции. Чем-то оно напоминает катехизис, который очень похож по звучанию, но совсем непохож по смыслу, а чем-то на синхрофазотрон. Ведь не гистерезис, ни синхрофазотрон для простого читателя совсем непонятны.

Между тем, гистерезис - это один из весьма значимых для физики терминов и было бы полезно понять, что это такое и с чем это едят. Если едят...Ведь название можно соотнести и с названием какого-нибудь неведомого африканского блюда, а там уж одному Богу ведомо, что туда добавляют для вкуса.

Термин гистерезис

Как и многие термины, которые приходят к нам из латыни или греческого языка, слово гистерезис тоже "заморское". Там оно не кажется каким-то необычным. К слову будет добавить, что вот к чему приводит постоянное использование иностранных аналогов русских слов. Понятно, что в физике гораздо проще говорить на одном языке со своими коллегами из других стран, но когда речь про мерчендайзеров гораздо лучше было бы использовать понятное русское слово.

Вот и слово гистерезис в переводе с греческого означает запаздывание. Всего лишь запаздывание. Зная его значение, дальше будет гораздо проще вникать в суть. Вот только есть тут и усложнение - не просто запаздывание, которое может быть при работе механического доводчика для двери, а запаздывание с определенными характеристиками.

Гистерезис характерен не только для физики. Процессы описываются по этому закону и в биологии, и в других отраслях знаний.

Изображаются процессы, которые протекают по этому закону петлёй гистерезиса, которую мы и видим в учебниках физики. Но повторюсь, не только для физических процессов характерно протекание в виде такой петли.

В чём особенность гистерезиса

Глядя на график, приведенный выше, гистерезис становится чуть более понятным. Но истинный смысл всё-таки под вопросом. Что это такое нарисовано?

А изображена на графике, друзья мои, особенность реакции системы на некоторый фактор или внешний раздражитель. График иллюстрирует, что в некоторых случаях, система, на которую воздействуют, реагирует на это воздействие с запозданием. При этом, в результате протекания процесса, рассматриваемая система может вернуться в свое первоначальное состояние. Система неоднозначно зависит от величины, характеризующей условия. Именно это и изображают замкнутые кривые петли гистерезиса - ход ответной реакции и время замедления.

Проще всего это понять, разобрав магнитный гистерезис. Но повторимся, что такое течение процесса характерно не только для физики или электрофизики. Просто пример удобный.

Магнитный гистерезис в физике как пример процессов по гистерезису

Из практики вы знаете, что бывают материалы, которые умеют намагничиваться, а бывают, которые не умеют намагничиваться.