Вы наверняка уже слышали историю о том, как Исаак Ньютон, сбежав от чумы, произвел революцию в математике и переосмыслил физику. Это естественно: надеяться, что и в 2020 году произошло нечто настолько же по-хорошему важное и масштабное.

К сожалению, со времен Ньютона наука так изменилась, что вряд ли сегодня один ученый сможет найти ответ на самые главные вопросы науки, пусть даже теоретически.

Сегодня такие революционные открытия совершаются командами ученых. И в прошлом году несколько таких команд значительно продвинулись в своих исследованиях.

О них и пойдет речь.

На шаг ближе к разгадке парадокса исчезновения информации в чёрной дыре

Парадокс исчезновения информации в черной дыре остается одной из самых привлекательных и при этом непокорных задач в теоретической физике.

Если кратко, материя падает в черную дыру, а дыра медленно “испаряется” и со временем должна “испариться” полностью. Что же произошло с материей? Если следовать законам классической физики, информация потерялась навсегда. А вот по законам квантовой физики, этого не может происходить, так как информация никогда не теряется. В этом и парадокс.

В этом году ученые с помощью серии сложных вычислений показали, что информация все же способна вырываться из оков черных дыр. Но мы пока не понимаем, как ей это удается.

“Теперь в теории черных дыр нет логического противоречия, которое делало ее парадоксальной, — комментирует главный автор исследования Джордж Массер (George Musser). — А что касается самих черных дыр, мы, в лучшем случае, прошли первый отрезок большого пути.”

На шаг ближе к созданию сверхпроводника, не требующего экстремальных условий

Летающие поезда, электричество без потерь, идеальные хранилища энергии пока что остаются недостижимой мечтой. Но в 2020 году ученые сумели избавиться от одного из экстремальных условий работы сверхпроводников.

Команда из Рочестерского университета в Нью-Йорке создала материал, который остается сверхпроводником при 15 градусах Цельсия — почти при комнатной температуре!

Вот только он требует сильнейшего давления двух алмазов — давления, сопоставимого с давлением в ядре Земли.

Новый ответ на загадку времени

Спросите любого физика-теоретика о природе времени, и он, скорее всего, скажет, что течение времени — это иллюзия.

Согласно общей теории относительности Эйнштейна, измерение времени сплетает воедино три измерения пространства, создавая “блок вселенной”, который охватывает и прошлое, и настоящее, и будущее.

В этом году шведский физик Николас Гисин (Nicolas Gisin) предложил размышлять в времени в терминах интуиционистской математики, в которой отрицается существование чисел с бесконечным числом цифр.

По словам Гисина, при использовании такой математики становится очевидно, что “время действительно течет, и новая информация создается”.

Коллеги-математики продолжают активно обсуждать новый подход. Все-таки и у Ньютона ушло более 20 лет на написание и публикацию Principia.

Источник быстрых радиовсплесков

Впервые быстрые радиовсплески из глубин космоса были замечены в 2007 году. С тех пор астрономы искали им объяснение и предложили немало разных теорий. Но радиовсплески не повторялись, и это усложняло проверку их источника.

Пока в апреле 2020 года не произошел всплеск, который “зажег наш телескоп как новогоднюю ёлку”, вспоминает один из астрономов.

Этот всплеск позволил ученым отследить его источник. Им оказался магнетар — сильно намагниченная нейтронная звезда. Подтвердилась одна из теорий!

Твердые доказательства существования третьего царства частиц

Вселенная состоит из двух типов частиц: бозонов и фермионов, носителей энергии и частиц вещества. Но если создать вселенную всего с двумя пространственными измерениями вместо привычных нам трех, правила изменятся.

В этой двумерной вселенной правила топологии допустят существование третьего типа частиц — анионов.

Существование анионов было предсказано в 1980-х годах, но лишь в этом году удалось экспериментально доказать их существование.

Всеохватывающее магнитное поле

Одной из главных загадок космологии остается вопрос скорости расширения Вселенной. Наблюдения за ранней вселенной дают нам одно значение, а наблюдения за современной вселенной — иное значение. Чем вызвано несоответствие?

У космологов, конечно, есть множество идей и теорий по этому поводу. Но одно предположение почему-то часто забывают — существование в молодой вселенной магнитных полей.

И в прошлом году астрономы обнаружили крупнейшее известное нам магнитное поле в космосе. Оно простирается на 10 миллионов световых лет, пронизывая пустоты между скоплениями галактик.

Откуда же оно там появилось, если не осталось после Большого взрыва?

Нобелевская премия по физике

В этом году Нобелевскую премию по физике получили те, чья работа косвенно подтвердила существование черных дыр. Награду получили Роджер Пенроуз, Райнхард Генцель и Андреа Миа Гез.

Английский физик-математик Роджер Пенроуз получил награду за свою работу 1965 года, в которой показал, что “формирование черных дыр является строгим следствием общей теории относительности.”

Немецкий астрофизик Райнхард Генцель и американский астроном Андреа Миа Гез получили награду за революционные наблюдения за поведением звезд вблизи центра Млечного пути, которые позволили выдвинуть предположение о наличии невидимого сверхмассивного компактного объекта в центре нашей галактики.

Фримен Дайсон (1923–2020)

В феврале 2020 года мы простились с Фрименом Дайсоном, американским физиком-теоретиком, одним из создателей квантовой электродинамики.

Большинству из вас он известен по сфере Дайсона (он предложил идею, название ей дали позже в честь создателя) — гипотетической мегаструктуре, которая собирает всю энергию звезды в ее центре. Пока что мы не нашли следов существования такого объекта во Вселенной. Но кто знает, на что способны инопланетяне!

Источники: Quanta Magazine, Live Science.