Сообщить об ошибке на сайте
URL
Ошибка
Научный прорыв

Физики-теоретики Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США смогли объединить две фундаментально различных картины реальности — статистическую и динамическую. Революционное исследование об этом опубликовано в журнале The Journal of Chemical Physics.

В статистической механике система реализует все возможные состояния, то есть атомы принимают все возможные положения и скорости для данного объема энергии или температуры. В этом подходе ученым не важен порядок, в котором они переходят из одного состояния в другое, и время, которое на это уходит. Время не рассматривается.

Напротив, в динамическом подходе система может не иметь всех состояний, которые возможны в принципе, потому что энергии может быть не достаточно, чтобы перейти энергетический барьер или потому что временное окно слишком короткое. «Когда система не „видит“ других состояний за энергетическим барьером в динамике, это как будто путник не может разглядеть следующую долину за грядой гор», — говорит физик Юлиус Елинек.

Выбирая один из подходов, ученые вынуждены идти по одному из расходящихся путей, поскольку эти концепции не во всем соглашаются друг с другом. При определенных условиях, например, при достаточно высоких энергиях и на большом временном отрезке, статистическая и динамическая картины мира синхронизируются. Однако во многих других случаях они заметно отличаются.

Фундаментальная характеристика, лежащая в основании статистической механики, это «плотность состояний», то есть общее число состояний, которые может принимать система при данной энергии. Проблема заключается в том, что когда дело доходит до колебательного движения систем, ученые имеют точное решение для плотности состояний только для двух идеализированных случаев, так называемых гармонических осцилляторов. Поскольку реальные системы не являются ни одной из этих двух, распространенной практикой стало использование гармонического приближения, которое держится на предположении, что реальные системы ведут себя почти так же, как гармонические.

Это предположение неплохо работает для низких энергий, но становится неприменимым, когда энергия возрастает. Окончательное и точное решение для колебательной плотности состояний систем с любой степенью ангармонизма оставалась неразрешенной проблемой, пишет Phys.org.

Такое решение было найдено Елинеком в сотрудничестве с Дарьей Алейникавой. «Это решение принесет пользу многим отраслям физики, химии, материаловедения, нанонауки и биологии», — говорит Елинек. — Оно примиряет статистическую механику с динамикой вне зависимости от специфики или особенностей динамического поведения системы".

Подписывайтесь на наши каналы в Telegram

«Хайтек» - новости онлайн по мере их появления

«Хайтек» Daily - подборки новостей 3 раза в день

«Аналоговые банки и финансовые компании проиграют цифровым»
Мнения
Генетики нашли доказательства того, что люди одомашнили себя сами
Генетика
Falcon Heavy в 15 раз увеличила число доступных для разработки астероидов
Добыча на астероидах
Сооснователь Facebook: «БОД нужно вводить уже сейчас»
Соцпособия будущего
«ИТ-компании должны подготовить сотрудников к эпохе ИИ»
Автоматизация
Микроэлектроника
Samsung выпустила твердотельный накопитель емкостью 30,72 ТБ
Как лазеры и роботы меняют рыбоводческие фермы
Технологии будущего
Stelia напечатала авиационный фюзеляж с эффектом самоупрочнения
3D-технологии
Суперкомпьютер помог создать новый тип люминофора для светодиодов
Новые технологии
Франция собирается стать крупным игроком на рынке приливной энергии
Возобновляемая энергетика
Центробанк Швеции обеспокоен стремительным отказом от наличных
Кейсы
Медицина будущего
Открытие ученых позволит «перепрошить» мозг после инсульта
В Великобритании пациенту установили ребра, напечатанные из титана
Кейсы
Алгоритм от Google прогнозирует инфаркт по сетчатке глаза
Искусственный интеллект
Электромобили
В Японии создали электрокар, который разгоняется быстрее Tesla
Ученые нашли 15 генов, определяющих черты лица
Генетика
QIWI запускает краудфандинговую платформу Fundl
Кейсы
«Криптовалюты не угрожают финансовой системе»
Блокчейн
Венесуэла начала предпродажу национальной криптовалюты Petro
Блокчейн
В России запустят единую биометрическую систему идентификации личности
Биометрическая идентификация
Брэнсон пообещал построить линию Hyperloop в Индии через 5-7 лет
Идеи
Volkswagen показал концепт электрического робомобиля без руля
Кейсы
Samsung запатентовала летающий дисплей, управляемый глазами
Патенты
Домашняя камера слежения за $20 обзавелась ИИ
Умный дом
Найдена причина нарушения квантовых свойств отдельных атомов
Квантовые технологии
RoadBotics — ИИ-система для отслеживания качества дорог
Искусственный интеллект
Профессии будущего
6 профессий будущего на основе прогнозов ВЭФ
Скорость зарядки литий-ионных батарей можно увеличить в 5 раз
Аккумуляторы
Разработан сверхатомный двухмерный полупроводник
Новые материалы
Alibaba разработала ИИ-систему мониторинга за свиньями
Кейсы
«Роботы Boston Dynamics слишком несовершенны, чтобы их бояться»
Кейсы
Ученые пролили свет на биологию индивидуальности
Идеи
Всемирная продовольственная программа переходит на блокчейн
Блокчейн
Еда будущего
Компания Just выводит на рынок мясо из пробирки
«Смертоносный» белок позволяет редактировать ДНК и РНК одновременно
Редактирование генома
«Секвенирование генома сегодня похоже на интернет 1980-х»
Секвенирование генома
Tesla построит в Канаде электросеть на основе энергии ветра
Идеи
Автоматизация уничтожит 20-25% рабочих мест в экономике США
Экономическое неравенство
Большинство работающих россиян поддерживают идею БОДа
Соцпособия будущего
Исследования мозга
Ученые выяснили, почему мозг суперэйджеров остается молодым
Большинство ученых скрывают исходные данные своих ИИ-исследований
Искусственный интеллект
В Швейцарии токены приравняли к ценным бумагам
ICO
Криптовалюты
Виталик Бутерин: «Криптовалюты в любой момент могут обесцениться»
Как государства борются за «цифровых кочевников»
Экономика будущего
Шотландия может стать лидером в чистой энергетике к 2030 году
Чистая энергия
Facebook разоблачит интернет-троллей с помощью почтовых открыток
Кейсы
Waymo получила разрешение на запуск сервиса роботакси в США
Кейсы
Дисплей на коже покажет информацию о состоянии здоровья человека
Гибкая электроника
Илону Маску разрешили построить станцию Hyperloop в Вашингтоне
Транспорт будущего