Food

Задачка про увлажнитель воздуха, решение


Правильный ответ andirect
Цитата:
"Количество растворённого в воде атмосферного воздуха зависит от температуры воды, при повышении температуры уменьшается.
В правом сосуде (будем считать) это количество — максимально возможное для подливаемой воды.
В левой части трубки проходящая вода нагревается от кипятка в левом сосуде.
При этом уменьшается максимально возможное содержание растворённого воздуха.
Избыток выделяется в виде газа.
Газ постепенно заполнит верхнюю часть трубки, разорвёт воду и будет препятствовать току воды.
В левой части вода выкипит, и процесс остановится.

Для удлинения процесса можно:
1) наливать в правую часть кипячёную воду, в которой мало содержание растворённого воздуха.
2) уменьшить диаметр трубки, чтобы образующиеся микропузырьки уносились потоком воды в левый сосуд.
3) теплоизолировать левую сторону трубки."


Collapse ).
Food

Задачка про увлажнитель воздуха



Есть простейший испарительный увлажнитель воздуха, сделанный из двух емкостей объемом около 6 литров каждая, нагревателя 500 Вт и трубки-сифона внутренним диаметром 8 мм.
Вторая емкость нужна просто как дополнительный резервуар, чтобы можно было вдвое реже подливать воду.
Помещение не герметичное (форточка приоткрыта).

Вопрос: какой физический эффект не позволит работать данной конструкции дольше 2-3 суток без дополнительных манипуляций, просто в режиме подливания воды в емкости?
Food

Космология, мейнстрим. Подгонка параметров.

Продолжение. Начало здесь.

Дайте мне четыре параметра, и я сделаю вам слона. Дайте пять, и он будет махать хоботом
Из комментов.




Рисунок 1
Разложение карты реликтового излучения, снятой WMAP за 9 лет наблюдений, по угловым мультиполям (спектр мощности) в логарифмическом масштабе с добавлением данных наземных микроволновых телескопов

Осциллирующая кривая на рис. 1 (см. пост "Космология, мейнстрим. Акустические волны") поразительно информативна. Это примерно тоже самое, как если бы мы увидели на карте ранней Вселенной масштабную линейку с делениями в мегапарсеках, да и не только линейку — целую метеостанцию с различимыми показаниями на циферблатах. Причем эти показания точнее, чем можно извлечь из параметров современной Вселенной. В частности, положение пиков весьма чувствительно к кривизне Вселенной Ωk - этот параметр примерно равен относительному отклонению суммы углов треугольника от 180°, если треугольник имеет размер с видимую часть Вселенной. Оказывается, наша Вселенная с хорошей точностью «плоская» на масштабе горизонта (Ωk = -0,037 ± 0,043, если брать только данные WMAP и Ωk = 0,001 ± 0,012, если привлечь также данные наземных микроволновых телескопов). Высота пиков чувствительна к относительному вкладу барионов в содержимое Вселенной. Соотношение между вторым и третьим пиками зависит от вклада темной материи. И т. д.

Конечно, эффекты от всех этих и других параметров запутаны, и их извлекают не по отдельности, а все вместе посредством процедуры, называемой «подгонкой методом максимального правдоподобия». Для подгонки кроме данных нужна теоретическая модель, которая должна описать данные. В этом случае она слишком сложна, чтобы ее можно было выразить формулой. Модель включает в себя все процессы, о которых шла речь выше. Прежде всего это генерация начального спектра неоднородностей.

Collapse )
Food

НЕ БЫТЬ ТОКСИЧНЫМ УЧЕНЫМ

Ну шедевр же.
Не мог удержаться от перепоста)
Оригинал - lleo Каганов.

Человек, отрицающий чужую научную гипотезу, ведет себя токсично. Отказываясь разделить другую точку зрения, вы даёте понять, что свою считаете более правильной, а оппонента — глупее. Оппонент, столкнувшись с вашей категоричностью, отсутствием эмпатии, неразделенностью взглядов, может испытать боль, страдания и психологические травмы. В современном научном мире это недопустимо. Вот десять простых советов от ведущих ученых, как избежать интеллектуального доминирования, абьюза и буллинга.

1. Понизьте градус своей категоричности

Заниматься обесцениванием чужой гипотезы — неприемлемо, это вторжение в личное пространство. Если вы не готовы разделить иное мнение, не принижайте его. Говорить допустимо лишь о собственных взглядах. Используйте политкорректные обороты, демонстрирущие неуверенность в себе, слабость своей позиции и отсутствие агрессии: «как мне прежде казалось», «по моему скромному мнению», «осмелюсь лишь предположить»...

2. Снизьте значимость своей точки зрения

Дайте понять оппоненту, что ваше мнение ни в коем случае не претендует на истину. Оно лишь скромное оценочное суждение, одно из возможных, вы сами в нем не уверены и готовы охотно (и даже с облегчением) допустить, что оно ошибочно.

3. Мы живем в научном мире равных возможностей

Сообщите оппоненту своё понимание, что все в мире гипотезы одинаково равны, поэтому его точка зрения имеет то же право на существование и ровно те же шансы оказаться истиной. Которая где-то посередине, но на самом деле истины не существует.

Collapse )
Food

Космология, мейнстрим. Акустические волны.

Продолжение. Начало здесь.

Бывают удивительные истории, когда некий вывод, полученный кабинетным ученым на бумаге вне всякой связи с реальностью, вдруг через много лет становятся одной из несущих конструкций науки. Такая история произошла с работой Андрея Дмитриевича Сахарова, сделанной в 1963 году. В этой работе исследована эволюция акустических колебаний вещества в ранней Вселенной и получен очень интересный и красивый результат. По традиции, которая у нас прослеживается в отношении выдающихся работ, исходные положения, принятые Сахаровым, были неверными. Но предсказания из этой работы сыграли большую роль в будущем.

Выше речь шла о том, как начальные неоднородности плотности начинают расти из-за гравитационной неустойчивости. Но это не единственное, что с ними происходит. Неоднородности начинают колебаться без всякой связи с гравитацией — как звуковые волны. «Звуковыми» волны в ранней Вселенной можно назвать лишь весьма условно, уж больно нечеловеческие условия там царили, но их механика точно такая же, как и у звука в атмосфере: движущей силой становится давление среды, зависящее от ее плотности. Сейчас мы знаем, что среда состоит из темной материи и обычного вещества, которые взаимодействуют только через гравитацию и во многих отношениях независимы друг от друга. Акустическим колебаниям подвержено только обычное вещество.

Скорость звука в ранней Вселенной, где среда состоит в основном из ультрарелятивистских частиц, очень велика: c/√3. Напомним, изначально неоднородности Вселенной «заморожены», поскольку их размер превышает размер горизонта, т.е. причинно связанной области пространства. Акустические колебания данной длины волны стартуют, когда входят под горизонт, только не световой, а звуковой горизонт, который в √3 раз меньше. Неоднородность оживает и начинает колебаться и двигаться. Важная вещь: у всех волн данной частоты на старте оказывается одинаковая фаза. Это стоячие волны, подобные волнам на гитарной струне. Их можно наблюдать, например, в порту у бетонной стены причала. Там «стоячесть» обеспечивается интерференцией набегающих и отраженных волн. В результате амплитуда волн синхронно меняется — поверхность то вспучивается высокими буграми, то разглаживается.

Почему «ожившая» неоднородность производит именно стоячую волну? В работе Сахарова это показано математически, попробуем проиллюстрировать эффект «на пальцах». Здесь важную роль играет быстрое расширение. Звуковые колебания в расширяющейся Вселенной описываются уравнением, тождественным уравнению гармонического осциллятора с вязким трением (таким же, как для скалярного поля во Вселенной, таким же, как для шарика на пружинке в вязкой жидкости). Это следует из уравнений Эйнштейна. А роль вязкого трения играет скорость расширения Вселенной -постоянная Хаббла.

Начальные условия, вообще говоря, складываются из случайной суперпозиции неоднородностей разного размера с произвольным распределением производных плотности по времени. Любую начальную конфигурацию можно разложить на не зависящую от времени часть (производная по времени равна нулю) и часть, сильно зависящую от времени. Вблизи момента τ = 0 Вселенная очень быстро расширяется и «вязкое трение» очень велико. Поэтому вторая компонента (быстро меняющаяся) мгновенно затормозится и пропадет. А первая (не зависящая от времени) остается. Далее темп расширения уменьшается, вязкость падает и волны начинают колебаться. Общее решение уравнения колебаний имеет вид С1cos(ωt) + С2sin(ωt), где величины С1 и С2 не зависят от времени (но зависят от точки пространства), ω — частота колебаний. Однако поскольку во вселенной второго слагаемого с синусом нет, то колебания происходят по закону cos (ωt), что соответствует стоячей волне.

Так все выжившие акустические волны оказываются стоячими, причем все волны определенной длины имеют общую фазу. Через четверть периода (ωt = р/2) они проходят через нуль, а через полпериода (ωt = р) вновь достигают максимума (мы слегка огрубляем ситуацию: на самом деле частота волны в процессе расширения вселенной уменьшается, и соотношения не такие простые).



Рисунок 1. Эффект акустических осцилляций, предсказанный Сахаровым и пересчитанный Сюняевым, Зельдовичем и др. для модели горячей Вселенной. Забегая вперед, приводим спектр мощности угловой анизотропии реликтового излучения, полученный космическим микроволновым телескопом «Планк».

Collapse )
Food

Переболели ковидом

Только я собрался записаться на прививку, как уже и не надо)
Хронология.
8-12 февраля сммптомы легкой простуды.
Лечился как всегда - пробежки, контрастный душ. Стал два раза в день бегать вместо одного. Не помогает (обычно дня за три все проходит).
10 февраля выяснилось, что Тёмка был простужен на прошлой неделе, сейчас нормально.
13 февраля внезапно обнаружил, что обоняние начисто пропало. То есть совсем - никаких запахов не чувствую.
14 февраля температура полезла вверх, 38.6 с утра. Слабость, лень. После пробежки 5 км и контрастного душа - норма, 36.5. Потом снова постепенно поднимается.
У семейства тоже нюх пропал (кроме Тёмки). Симптомы простуды.
Перешел на сокращенные пробежки - 2 раза по 3 км. На два раза по 5 км не хватает, мышцы ног болят, не успевают восстанавливаться. Ну и снега насыпало, тяжело. Опять же в маске бегать хреново, я вам скажу.  Без изменений: после пробежки и контрастного душа температура приходит в норму, потом опять потихоньку лезет вверх. С утра каждый раз 38.6 - 38.8. Ночью сильный озноб.
17 февраля Алена принесла тесты на реал-тайм ПЦР (в частном порядке, через подругу). Взяли пробы, передали на проверку.
Collapse )
Food

Космология, мейнстрим. Сверхскопления галактик как результат квантовых эффектов.

Продолжение. Начало здесь.

Итак, современная структура Вселенной, включая скопления галактик и сами галактики, выросла из небольших флуктуаций плотности, которые прекрасно отражены на карте реликтового излучения. Далее приходится задаться вопросом: откуда взялись эти затравочные неоднородности? Мы видим их в эпоху рекомбинации, мы видим, что их амплитуда была порядка 10-5 . До этой эпохи возмущения барионной компоненты вырасти практически не успели — они были такими с самого начала. С какого начала? Что породило эти флуктуации?

Оказывается, космологическая инфляция умеет делать и это.

Напомним, что в квантовой механике любое поле имеет нулевые (вакуумные) колебания, которые обычно не наблюдаемы. Скалярное поле, вызывающее инфляцию, — тоже. Но при разных видах воздействия вакуумные колебания могут становиться реальными флуктуациями полей — волнами, частицами — в зависимости от конкретной ситуации.

Ускоренное расширение пространства — один из видов такого воздействия. Вакуумное колебание поля имеет шанс превратиться в реальную флуктуацию, если пространство за период колебания данной частоты существенно расширится. Именно это и происходит при космологической инфляции.

Collapse )
Food

Космология, мейнстрим. Структура Вселенной.

Продолжение. Начало здесь.

Итак, инфляция прекрасно объясняет однородность вселенной на больших масштабах.

Но есть и другой вопрос, который поначалу казался не столь фундаментальным: откуда взялись галактики, их скопления и более крупная структура Вселенной, называемая крупномасштабной. Этот вопрос встал во весь рост в 1970-х годах и тоже относился к начальным условиям при возникновении Вселенной: без неких первичных неоднородностей всё наблюдаемое великолепие не смогло бы появиться.

Как выглядит современная Вселенная? Она однородна в целом, на больших масштабах, — скажем, на расстояниях 300 мегапарсек (миллиард световых лет) однородность соблюдается с хорошей точностью. На меньших масштабах есть галактики, скопления галактик и так называемая крупномасштабная структура, похожая на трехмерную сеть с перепонками, — нечто ячеистое неправильной формы. Самый крупный масштаб этих неоднородностей — примерно 100 мегапарсек (300 млн световых лет). Крупномасштабная структура была выявлена на трехмерных картах распределения галактик.



Рис. 1. Крупномасштабная структура Вселенной по данным Слоановского цифрового обзора неба (Sloan digital sky survey). Сюда попал «срез» неба раствором 2,5°. Темные сектора — плоскость Галактики, где наблюдения затруднены из-за пыли. Синими точками обозначены эллиптические галактики, красными — остальные. Некоторые массивные и плотные скопления галактик приобретают вид радиально направленных черточек из-за большого разброса скоростей — эти скорости добавляются к измеренному красному смещению.

Collapse )
Food

Космология, мейнстрим. Эволюция инфляции, продолжение.

Начало здесь и здесь.

Итак, модель инфляции, предложенная Аланом Гутом, успешно решала ряд космологических загадок, но, увы, не работала.
Точнее, ошибка обнаружилась в описании выхода из стадии экспоненциального расширения (она же стадия де Ситтера) на стадию обычного фридмановского расширения. Если вернуться к исходным предположениям, то неправильной оказалась форма потенциала, точнее, барьер между двумя минимумами. Но, как выяснилось, никакой барьер и не нужен — без него всё работает лучше и проще.

"Новая инфляция".

Итак, потенциальный барьер был призван задержать скалярное поле в локальном минимуме, чтобы оно успело раздуть вселенную прежде, чем «упадет» в основное состояние. Но, оказывается, поле и без барьера может «застрять» вблизи своего первоначального значения. Для этого нужно, чтобы расширение было быстрым, а потенциал поля пологим. На языке хорошо знакомых явлений быстрое расширение играет роль вязкого трения, а наклон потенциала V(p) аналогичен наклону поверхности, по которой катится шарик. Есть разные возможности сконструировать скалярное поле. Вариант, предложенный взамен сценария Гута Андреем Линде и на три месяца позже Андреасом Альбрехтом и Полом Стейнхардтом, — потенциал с плоской вершиной при нулевом поле и минимумом в стороне, как изображено на рисунке.



Collapse )
Food

Космология, мейнстрим. Эволюция инфляции.

Начало здесь.

В 1960-х концепция Большого Взрыва и расширяющейся вселенной, родившаяся в 1920-х, утвердилась и была окончательно подтверждена открытием реликтового излучения (микроволнового фона). Она решала ряд проблем (например, парадокс Ольберса), но имела и очевидные дыры.

1. Эволюция вселенной в решении Фридмана зависит от отношения средней плотности вещества во вселенной к некой критической плотности. Если Ω/Ω0 > 1, то вселенная замкнута, ее трехмерная кривизна положительна и расширение сменится сжатием. Такая вселенная описывается геометрией Римана. При Ω/Ω0 < 1 имеем сценарий открытой, бесконечно расширяющейся вселенной, описываемой геометрией Лобачевского. И только при строгом равенстве Ω/Ω0 = 1 мы имеем трехмерно-плоскую вселенную, описываемую геометрией Евклида. С большой (порядка 10-3) точностью экспериментальные данные указывают нам именно на 3-й вариант, на трехмерно-плоскую Евклидову Вселенную. Но вот беда: чтобы сейчас параметр Ω/Ω0 не более чем на 0.1% отличался от 1, на старте расширения это соотношение должно было быть выдержано с точностью до 50-го знака. Иначе Вселенная либо схлопнулась в первые доли секунды, либо разлетелась так быстро, что никакие галактики не успели бы образоваться. Что обеспечило такую точность подгонки стартовых условий?

2. Вселенная на космологических масштабах однородна с большой точностью. Но в первые мгновения Большого Взрыва области, которые мы сейчас наблюдаем, не были причинно связаны и ничего не знали друг о друге. То есть не было возможности для установления термодинамического равновесия - не хватало времени, чтобы передать со скоростью света информацию из одной части молодой вселенной в другую. Что так согласовало состояние этих областей?

3. Во вселенной огромное количество материи. Только в наблюдаемой части Вселенной порядка 1090 частиц (большинство из которых — реликтовые фотоны и нейтрино). Откуда это всё взялось?

4. Что послужило толчком для Большого Взрыва?

5. Чтобы в расширяющейся Вселенной образовались галактики, должны быть первичные неоднородности. Без них гравитационная неустойчивость (она же неустойчивость Джинса) не сможет при таком темпе расширения скомковать галактики. Откуда взялись эти первоначальные неоднородности?

6. Есть ряд физических постоянных, значения которых вроде бы ниоткуда не следуют. Но если мы попытаемся представить мир, где какая-нибудь из этих констант немного изменена, жизнь в таком мире оказывается невозможной: не образуются атомные ядра, не горят звезды и т.п. Что так подогнало значения констант, чтобы мы могли существовать?

Понимание, где искать ответы на эти вопросы, начало появляться в 1980-х.

Collapse )