Двигатель который противоречит законам физики: Двигатель который противоречит законам физики. Загадка двигателя, работающего без топлива, нарушающего законы физики

Двигатель который противоречит законам физики. Загадка двигателя, работающего без топлива, нарушающего законы физики

В ближайшее время исследователи из Китая планируют испытать двигатель EmDrive, который, по их заверениям, работает на энергии микроволн. Устройство представляет собойметаллический усечённый конус и магнетрон, создающий микроволны, энергию которых накапливает резонатор. При этом система не подвергается внешнему воздействию и использует для создания тяги электромагнитные поля.

Создатели EmDrive отказываются раскрывать технологию. Однако финские физики считают, что работа двигателя осуществляется на основе инерции фотонов, возникающих из-за эффекта Унру. Такой способ позволяет избавиться от тяжеловесных контейнеров с топливом и использования реактивного выброса.

Видео

Отмечается, что что изначально идея устройства, которое противоречит законам физики, была высказана британским инженером Роджером Шойером. Он представил свой проект общественности в 2003 году, сообщаетГазета. ру .

Создатели EmDrive надеются провести испытания двигателя в космосе. Они считают, что использование устройства позволит сократить полёт до Марса до 10 недель. А если проект окажется успешным, он позволит достигнуть края Солнечной системы за несколько месяцев.

Действительный член Российской академии космонавтики имени Циолковского Александр Железняков не верит, что такой двигатель способен работать.

«Я фантастику не комментирую. Вы понимаете, тут вообще непонятно, что это за двигатель. Я всё-таки сторонник того, что в природе ничего бесследно не исчезает и ничего бесследно не появляется. А тут какие-то фантастические идеи высказываются. Не зная всех подробностей, комментировать абсурдно», — сказал он в беседе с НСН .

В свою очередь, заведующий отделом Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН, доктор физико-математических наук Георгий Малинецкий заметил, что двигатель EmDrive не нарушает законы физики.

«Когда люди представляют себе двигатель, то они представляют, что что-то движется, сгорает, но с XIX века, когда всё было именно так, многое изменилось. С тех пор люди создали и квантовую механику, и квантовую теорию пули. Они выяснили, что фотон (частичка, у которой нет массы покоя) имеет и импульс, и энергию. Соответственно попытки учёных использовать такие вещи, превращая энергию электромагнитного поля в энергию движения – это деятельность, связанная с двигателем EmDrive. Нарушений законов физики здесь нет, а дальше зависит от инженеров, сумеют ли они, исходя из представлений квантовой теории поля, квантовой механики, воплотить это в реальных конструкциях», — заверил он в беседе с НСН .

Эксперт также заметил, что за создателей такого двигателя можно только порадоваться и уточнил, что раньше проектом создания «невозможного» двигателя серьёзно занимались в NASA. В то же время эксперт не слышал, чтобы в России кто-то занимался похожими устройствами.

Малинецкий заметил, что этот двигатель представляет особую ценность для космонавтики.

«Для того, что есть на Земле, этот двигатель не нужен. Вполне можно ездить и на бензине, и на газе, и на электричестве. Но когда дело касается космоса, то там, чтобы спутник не уходил с орбиты, нужна тяга, пусть и очень маленькая. Что самое главное, этот двигатель не расходует рабочее тело, он имеет дело с полем, поэтому для него не нужно ракетное топливо везти на орбиту. В этом смысле это крайне заманчивая идея», — заметил эксперт.

В сеть утекли вызвавшие ажиотаж черновики статьи НАСА, в которой подтверждается работоспособность спорного двигателя EmDrive, якобы не нуждающегося в топливе. Согласно выводам специалистов из лаборатории Eagleworks, двигатель развивает тягу в 1,2 миллиньютона на киловатт. И работает он, вероятно, на энергии вакуума. Стоит ли этому верить?

Энтузиаст удивительного двигателя Фил Уилсон (Phil Wilson) опубликовал под ником The Traveller об этом пост на форуме сайта НАСА Spaceflight, однако модераторы его удалили, объяснив, что статья должна быть опубликована Американским институтом аэронавтики и астронавтики официально в декабре 2016 года. Однако сайт Next Big Future обеспечил свободный доступ к документам и содержащимся в них схемах, окончательно сделав статью достоянием общественности.

Специалисты НАСА сообщают об успешном повторении эксперимента, проведенного британским инженером Роджером Шойером в 2006 году. Ему удалось создать вращающийся двигатель, который не производит никаких выбросов, и показать, что устройство подчиняется законам механики Ньютона. По словам разработчика, устройство конвертирует электричество в микроволны, их энергия накапливается в резонаторе, и в результате возникает небольшая тяга. С тех пор ученые бьются над загадкой EmDrive: работает ли он, и если да, то почему? Ведь согласно закону сохранения импульса, тяга возникает за счет реактивной струи. Иными словами, чтобы объект двинулся вперед, надо, чтобы от него что-то отскочило в обратном направлении.

Когда журнал New Scientist впервые опубликовал статью об EmDrive, в редакцию посыпались гневные письма. «Импульс, согласно одному из четырех базовых принципов, сохраняется, и он не может быть вновь создан или уничтожен. Двигатель нарушает это правило. В традиционных ракетах тяга достигается в соответствии с правилом, поскольку импульсы корабля и выхлопной струи, двигающиеся в противоположных направлениях, компенсируют друг друга», — указал изданию один из читателей.

Однако те, кто пытается разобраться в принципах работы двигателя, считают, что в нем закон сохранения импульса сохраняется, просто объяснить, как это получается, довольно сложно. Так, Майкл Маккалош из Плимутского университета (Великобритания) допускает существование фотонов, обладающих массой, а также изменение скорости света внутри устройства. Другая гипотеза говорит о гашении микроволн, в результате чего рождаются пары фотонов, переносящих импульс. Подобное может происходить только в конусовидных полостях. Однако эти предположения выходят за рамки современных представлений о физике и вряд ли смогут убедить других специалистов.

Эксперименты с EmDrive, проведенные в июне 2015 года Мартином Таймаром из Германии, не подтвердили и не опровергли работоспособность силовой установки. Однако в статье НАСА утверждается, что инженеры добились положительного результата.

В исследовании использовался крутильный маятник — алюминиевая конструкция, установленная на скользком столе в вакуумной камере. Такое устройство способно измерять даже очень слабую тягу. На одном плече маятника был EmDrive, и он в результате серии тестов при 40, 60 и 80 ватт показал силу в 1,2 миллиньютона на киловатт в вакууме. Проверки не выявили никаких неучтенных источников движения, однако специалисты признали необходимость дополнительных исследований, чтобы исключить искажения со стороны такого фактора, как тепловое расширение.

Испытания двигателя в лаборатории НАСА

Чтобы объяснить полученные результаты, авторы статьи обратились к почти забытой теории волны-пилота. Эта теория пытается объяснить с точки зрения классической физики такие понятия, как коллапс волновой функции и парадокс кота Шредингера. Иными словами, вся неопределенность возникает из-за того, что наблюдателю неизвестны положение и импульсы частиц. Классического объяснения удостоились и постоянная Планка, и эффект Казимира, а также основное состояние водорода и многое другое.

Современная физика приняла на вооружение копенгагенскую интерпретацию квантовой механики, утверждающую, что неопределенность не зависит от наблюдателя. Однако физики Коудер и Форт еще в 2006-м показали, что капли воды могут вести себя подобно квантовым объектам. Так, капля, непрерывно отскакивающая от тонкого слоя жидкости при определенной частоте и двигающаяся в случайном направлении, создает узор из концентрических волн, сопровождающий каплю по всему ее пути. С помощью подобной системы удалось воспроизвести эксперимент с двумя щелями, туннелирование и другие квантовые феномены.

Эксперимент Роджера Шойера в 2006 году

Возможно, квантовые флуктуации (виртуальные частицы) являются волнами, которые «следуют» за реальными частицами. Из этого, например, следует, что семь энергетических уровней атома водорода могут рассматриваться в качестве волн в квантовом вакууме. Ученые в статье приходят к выводу, что квантовый вакуум — среда, поддерживающая акустические осцилляции, а составляющие любой такой среды способны обмениваться импульсом. Значит, над вакуумом можно совершать работу и извлекать ее из него, что и делает двигатель.

Нужно заметить, что сама Eagleworks (также известная как Advanced Propulsion Physics Laboratory), где проводили исследования, — это маленькая научная группа, изучающая различные сомнительные теории, чтобы найти способы разработать новые двигатели для космических аппаратов. Вполне возможно, что статья, прошедшая рецензентов, будет серьезно отличаться от той версии, что доступна сейчас, и выводы сформулируют аккуратнее. В любом случае нужно ждать дальнейшие исследования и эксперименты других научных групп, поскольку статья НАСА сама по себе еще не дает никаких ответов.

Российский сегмент интернета в очередной раз бурно отреагировал на низкосортный фейковый вброс. Спустя год «сенсация» о чудо-двигателе, не требующем топлива, от которой открестились все приличные издания мира,

снова попала в заголовки отечественных электронных СМИ, и перекрыла по популярности весть о предвыборной кампании Путина:

«Yandex.Ru»

Заголовки не отличаются разнообразием: «В Китае создали нарушающий законы физики двигатель», «Китайцы посягнули на иные миры», «В Китае создали ломающий законы физики двигатель», «Китайские ученые создали неповторимый мотор, нарушающий законы физики» и т.д.

Источником переполоха, как случалось и ранее, оказался знаменитый своей «желтизной» британский таблоид .

Кстати, в феврале этого года «Википедия» признала таблоид недостоверным источником информации и отказалась от его использования в качестве источника. Еще сутки назад издание опубликовало статью с кричащим заголовком: «Китайцы взломали невозможный двигатель ? Пропагандистское видео утверждает,

что ученые создали работающую версию двигателя EmDrive, который довезет человека до Марса за 10 недель».

Авторы таблоида ссылаются на появившийся ролик, якобы показанный в эфире китайского телевидения, в котором говорится, что нарушающий законы Ньютона ракетный двигатель EmDrive теперь воссоздан китайскими инженерами и готов к испытанию в космосе. В ролике не приводится никаких технических подробностей, впрочем, сам двигатель в видеоряде также отсутствует.

Несложный поиск указывает на то, что в мире на «сенсацию» от Daily Mail не отреагировал ровным счетом никто: перепечаток этой фейковой новости попросту нет.

Другое дело — рунет. «Сенсация» упала на благодатную почву отечественных СМИ, столь падких на бессмысленные сенсации, которые никто не удосуживается проверять. По состоянию на полдень вторника

число новостей про чудо-двигатель EmDrive перевалило за сотню — редкое политическое событие получает столь широкий охват.

Двигатель, больше похожий на ведро, заставил говорить о себе год назад, когда статья с результатами его испытаний в рецензируемом журнале. История EmDrive началась еще в 2003 году, когда британский инженер Роджер Шойер представил общественности электромагнитный двигатель необычной конструкции. Он состоял из магнетрона — устройства, генерирующего микроволновое излучение, медного конического резонатора, напоминающего ведро, запаянное с обоих краев.

По словам изобретателя, двигатель способен создавать тягу без использования реактивного выброса.

Однако это утверждение напрямую противоречит закону сохранения импульса. Ведь если EmDrive — это закрытая система, она не может увеличить свой импульс без внешнего воздействия. С этим обстоятельством и связан ажиотаж в мировых СМИ вокруг непонятной разработки, длящийся уже несколько лет.

В последующие несколько лет изобретатель работал над усовершенствованием поделки, и в 2008 году началась его «независимая» проверка.
Сначала в китайском Северо-западном политехническом университете под руководством профессора Яна Цзюаня был создан работающий прототип, развивающий тягу в 72 грамма (около 360 мН на киловатт). Затем необычным двигателем заинтересовались и в NASA.

С 2013 года в лаборатории Eagleworks в космическом центре имени Джонсона под руководством Гарольда Уайта начались испытания EmDrive. Двигатель тестировался в герметичной камере на специальных крутильных весах, способных обнаруживать тягу в десятки микроньютонов. Полученная тяга оказалась гораздо меньше, чем в китайском эксперименте, но тем не менее утверждалось, что она присутствовала.

«Они традиционно печатают какое-то фуфло, вот недавно печатали историю с warp drive.

Они получают финансирование из каких-то внутренних резервов и постоянно получают какие-то сказочные результаты, тут это называется «внутренние деньги для спонтанных идей», — пояснил тогда «Газете. Ru» ситуацию с американскими «изобретателями» осведомленный сотрудник NASA.

Впрочем, в официальных комментарии NASA говорилось примерно о том же. «Несмотря на то, что исследования нового принципа движения командой из Хьюстона наделало много шума, эта слабая попытка не принесла каких-либо осязаемых результатов. В NASA не работают над технологией warp drive», — говорилось в ответе агенства изданию Space.com.

Китайские ученые разработали и собрали уникальный двигатель, принцип работы которого нарушает законы физики.

Двигатель EmDrive был показан в эфире китайских телеканалов, внешне устройство напоминает перевернутое ведро, однако другие технические характеристики изобретения разработчики предпочли оставить в секрете.

По данным РЕН ТВ, двигатель состоит из генерирующего микроволны магнетрона и резонатора, который способен накапливать энергию их колебаний.

Как сообщает телерадиокомпания «Мир», необычная конструкция способна преобразовывать излучение в тягу, что позволяет преодолевать огромные пространства в сжатые сроки.

Предполагается, что ученые из КНР в ближайшее время проведут испытания EmDrive в условиях открытого космоса.

Ранее государственное космическое управление КНР призвало Россию, США и Китай усилить сотрудничество и координацию в сфере исследования внеземного пространства. Как сообщал портал iz.ru, генсек организации Тянь Юйлун призвал страны объединиться, чтобы «продвинуться еще дальше и подняться намного выше».

В ноябре 2016 года группа ученых из НАСА
статью об EmDrive в реферируемом научном журнале. Там сообщается, что EmDrive в вакууме развивает тягу в 1,2 миллиньютона на киловатт. Рецензенты не смогли найти ошибок в конструкции испытательного стенда и агрегата, а авторы работы — обратной силы, отвечающей на развиваемую EmDrive реактивную тягу, которая должна присутствовать в соответствии с законом сохранения импульса.

ПРИНЦИП РАБОТЫ EMDRIVE

Оставив на некоторое время физическую «невозможность» технологии, давайте определимся, что она собой представляет. Итак, EmDrive относится к категории гипотетических машин, использующих в своей работе модель «РЧ тягового полостного резонатора» (RF resonant cavity thruster). Такие устройства работают за счет магнетрона, испускающего микроволны в закрытую металлическую камеру в форме усеченного конуса, которые затем отражаются от ее задней стенки, передавая реактивную тягу аппарату. Опять же, выражаясь обычным языком, тело просто «отталкивается» от самого себя (как всё-таки глупы были люди, не верившие Барону Мюнхгаузену, когда он рассказывал о том, как вытащил себя за волосы из болота).

Такой принцип движения в корне отличается от того, что используют современные космические корабли, сжигающие огромное количество для производства энергии, подымающей в небо массивные аппараты. Одной из метафор, раскрывающих суть «невозможности» такой технологии, может также стать предположение, что сидящий в салоне незаведенного автомобиля водитель способен сдвинуть его с места — всего лишь надавив, как следует, на рулевое колесо.

Несмотря на то, что было проведено несколько успешных тестов экспериментальных прототипов – с очень небольшим, порядка нескольких десятков мкН, выделением энергии (вес мелкой монеты) – итоги ни одного из исследований не были опубликованы в каком-либо рецензируемом журнале. Это значит, что к любым положительным результатом нужно относится с долей здорового скептицизма, который допускает, что зафиксированная тяга могла быть неучтенной силой или ошибкой аппаратуры.

Пока технология не получила соответствующего научного подтверждения, логично было бы предположить, что EmDrive, на самом деле, не работает. Однако есть множество людей, которые опытным путем доказали, что «невозможный» электромагнитный двигатель все-таки работает:

В 2008
году группа китайских ученых Северо-западного политехнического университета во главе с Ян Хуаном (Yang Juan), по их заявлению, подтвердила дееспособность технологии создания тяги за счет электромагнитного резонанса и позднее разработала свою собственную рабочую модель двигателя. С 2012 по 2014 год было проведено несколько удачных тестов, в которых удалось получить тягу силой 750 миллиньютон при затраченных на это 2500 ватт энергии.

В 2014
году исследователи NASA протестировали свою модель EmDrive, причем испытания проходили также и в условиях вакуума. И снова ученые отрапортовали об успешном эксперименте (они зафиксировали тягу в 100 мкН) результаты которого, опять, не были подтверждены независимыми экспертами. В тоже время, другая группа ученых космического агентства весьма скептично отозвалась о работе коллег – однако, ни опровергнуть, ни подтвердить возможность технологии так и не смогла, призвав к проведению более глубоких исследований.

В 2015
году эта же группа NASA протестировала другую версию двигателя Cannae Drive (бывший Q-drive), созданную инженером-химиком Гвидо Фетта (Guido Fetta) и заявила оположительном результате. Практически в одно время с ними, немецкие ученые из Дрезденского технологического университета также опубликовали результаты, в которых предсказуемо подтвердили наличие «невозможной» тяги.

И уже в конце 2015
, еще один эксперимент от НАСА, проведенный группой Eagleworks (космический центр имени Джонсона) окончательно подтвердил состоятельность технологии. Тестирование проводилось с учетом предыдущих ошибок и, тем не менее, результаты оказались положительными – двигатель EmDrive производит тягу. В то же время, исследователи допускают, что обнаружились новые неучтенные факторы, одним из которых может быть тепловое расширение, ощутимо влияющее на устройство в условиях вакуума. Будет ли передана работа на рассмотрение экспертам или нет, ученые из Исследовательского центра Гленна, Кливленд, штат Огайо, Лаборатории реактивного движения НАСА и Лаборатории прикладной физики университета Джонса Хопкинса уверены, что продолжать эксперименты стоит.

Техника: Наука и техника: Lenta.ru

В России разработан неракетный нереактивный квантовый двигатель, который в ходе испытаний 3 марта 2018 года развил удельную силу тяги в 115 ньютонов на киловатт — в 165 раз выше, чем у известных жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Подобное утверждается в статье, опубликованной в последнем номере «Воздушно-космической сферы» — журнала из списка Высшей аттестационной комиссии (ВАК). «Лента.ру» рассказывает о нарушающем законы физики устройстве и об авторах этой разработки.

Органы и колеса

В статье говорится о проведении испытаний двух изделий. Первое — «шасси на колесах с импульсным квантовым двигателем внутри типа КвД-1-2009 образца 2009 года с горизонтальной силой тяги с вращающимися рабочими органами». Второе — «антигравитатор» с КвД внутри с вертикальной тягой. Протокол контрольных испытаний выложен на сайте группы компаний «Квантон», занимающейся разработкой «квантового двигателя».

Конструктивно первое изделие напоминает двигатель EmDrive, впервые продемонстрированный в 2002 году британским инженером Роджером Шойером. Зарубежное устройство состоит из магнетрона и резонатора, а внешне напоминает положенное на бок ведро. Изделие работает от источника электрической энергии и не требует использования жидкого топлива. Конструкция позволяет, по словам создателя, преобразовывать излучение в тягу.

Поскольку из резонатора двигателя при его работе не фиксируются выбросы фотонов или других частиц, которые могли бы объяснить появление тяги, заявляемые возможности EmDrive нарушают закон сохранения импульса. По этой причине ученые справедливо отмечают, что авторы экспериментов с таким двигателем пренебрегают множеством факторов, в частности, силами Лоренца, порожденными действием магнитного поля Земли на находящиеся под током кабели электрического усилителя, питающего EmDrive, и проводят некорректные расчеты силы тяги.

Российские авторы утверждают, что не только нашли объяснение работе квантового двигателя, но и сумели на порядки, по сравнению с зарубежными (американскими и китайскими) аналогами, увеличить якобы развиваемую им силу тяги. «В основу работы нереактивного квантового двигателя (КвД) положена квантованная структура космического вакуума из квантонов, от которой можно отталкиваться с помощью КвД, создавая новые нереактивные силы тяги в соответствии с фундаментальной теорией суперобъединения», — говорится во втором абзаце публикации.

В статье утверждается, что «будущее принадлежит квантовым двигателям и другим космическим технологиям», а также то, что «в настоящее время Россия является лидером в разработке теории и конструкций квантовых двигателей». В протоколе контрольных испытаний заявляется, что переход от ЖРД к КвД позволит «более чем в сто раз, а не в десять раз, как объявил Илон Маск», снизить пусковые затраты.

Представленные в статье и протоколе численные результаты испытаний не сопровождаются расчетом погрешности измерений. Придать правдоподобность своим заявлениям авторы пытаются, упоминая известных ученых и знакомые всем научные организации.

В частности, в публикации утверждается, что «Российская академия наук на своем сайте сделала заявление, что квантовый двигатель не противоречит законам физики». Соответствующая ссылка в статье ведет на перепечатанную в сентябре 2017 года на сайте академии новость URA.RU, в которой приводится цитата российского математика Георгия Малинецкого, утверждающего, что EmDrive «не расходует рабочее тело, он имеет дело с полем, поэтому для него не нужно ракетное топливо везти на орбиту». Таким образом специалист прокомментировал сообщение телеканал CCTV-2 о создании китайскими учеными рабочего образца двигателя EmDrive.

Главные лица

Интерес представляет состав авторского коллектива, подготовившего публикацию, и участников «контрольных испытаний». Список авторов журнальной статьи состоит из семи человек. Три из них представляют «Квантон», в том числе кандидат технических наук, научный руководитель и главный конструктор группы компаний Владимир Леонов. Еще два автора связаны с ракетно-космической корпорацией «Энергия» — речь идет о кандидате технических наук, советнике Олеге Бакланове и инженере-испытателе, заслуженном испытателе космической техники Александре Кубасове.

В число авторов также входят бывший директор «Воронежского механического завода», сопредседатель Совета директоров при Председателе Совмина СССР, член Высшего экономического совета при Верховном Совете РСФСР, автор книг «Где честь живет и нечисть» и «Когда спит честь, бал правит нечисть» Георгий Костин и член экспертного совета Комитета по обороне Государственной Думы, генерал-лейтенант Михаил Саутин.

Число присутствующих на контрольных испытаниях лиц, подписавших соответствующий протокол, больше на три человека. В нем, в частности, значится еще один Владимир Леонов — журналист еженедельника «Аргументы недели». С его публикациями, например, небезынтересной статьей «Победить тяготение» от марта 2018 года, можно познакомиться на страницах издания.

Революционные технологии

В предисловии к номеру главный редактор «Воздушно-космической сферы» Кирилл Плетнер отметил, что «идея антигравитации, безусловно, спорная. Поэтому, публикуя статью о двигателе, устроенном на новых физических принципах, мы не претендуем на истину в последней инстанции, а лишь приглашаем читателя к дискуссии». Там же главред пишет, что «сегодня есть стойкое ощущение, что мы находимся на границе научного прорыва. Ведь то, что мы сделали в освоении космоса, было реализацией проектов, которые создавались еще при Сергее Павловиче Королеве. Сейчас нужны новые идеи, новое мышление, новые революционные технологии».

Материалы по теме:

Однако такая предусмотрительная оговорка никак не может снимать с издания ответственности за содержимое публикации. В феврале «Воздушно–космическая сфера» вошел в перечень рецензируемых научных изданий ВАК и рекомендован для публикаций соискателей ученой степени — аспирантов и докторантов. Об этом сообщил тот же Плетнер, а еще ранее — газета «Военно-промышленный курьер». На сайте журнала отмечается, что все статьи, представленные в нем, соответствуют номенклатуре специальностей научных работников по направлению 05.07.00 «Авиационная и ракетно-космическая техника», а само издание адресовано специалистам, занимающимся научными и промышленными аспектами строительства воздушно-космической обороны Российской Федерации.

По размещенному на сайте ВАК перечню, с 12 февраля в журнале «Воздушно-космическая сфера», согласно распоряжению Минобрнауки, могут публиковаться основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата и доктора наук по специальности «Инновационные технологии в аэрокосмической деятельности (технические науки)».

Нельзя не отметить, что идеологом создания газеты и журнала выступил король космического государства Асгардия Игорь Ашурбейли, ранее возглавлявший конструкторское бюро «Алмаз-Антей», разработавшее ракетные комплексы С-300 и С-400.

В августе 2018 года «Военно-промышленный курьер» с 15-летием поздравил министр обороны Сергей Шойгу, также указав на значимость журнала: «За эти годы газета сумела зарекомендовать себя как авторитетный источник аналитической информации. Неоспоримые достоинства «Военно-промышленного курьера» — объективность, полнота и достоверность предоставляемых сведений — сделали его одним из самых популярных тематических изданий в нашей стране».

После публикации в феврале официальным журналом Минобороны «Армейский вестник» статьи о «парапсихологическом спецназе» подобная оценка «Военно-промышленного курьера» не должна вызывать удивления.

Научиться квантовать

Деятельность Леонова периодически привлекает внимание экспертов и журналистов. Последний раз это произошло в марте, когда «Военно-промышленный курьер» опубликовал материалы круглого стола, посвященного квантовому двигателю. В статье газеты говорилось, что по инициативе заместителя гендиректора «Роскосмоса» Ивана Харченко разработано техническое задание (ТЗ), предполагающее создание демонстрационного образца квантового двигателя.

Материалы по теме:

«Личность Леонова для нас известная, он неоднократно к нам обращался с идеей внедрить инновационный антигравитационный двигатель, созданный на основе той теории, которую он, как декларирует, разработал. Некая теория суперобъединения. Нами действительно сформировано техническое задание, но не на разработку антигравитационного двигателя, как пишут СМИ, а на экспериментальную проверку достоверности тех явлений, о которых заявляет автор», — прокомментировал РИА Новости материал газеты советник гендиректора «Роскосмоса» Дмитрия Рогозина по науке Александр Блошенко.

По его словам, в госкорпорации «знают позицию РАН по этому вопросу и разделяют ее сдержанность по поводу того, что Леонов разработал некую теорию суперобъединения, которая в корне меняет все существующие на сегодняшний день теории. Некий аналог теории струн. В то же время мы понимаем, что тот, кто первый научится квантовать гравитационное поле, без всяких сомнений заслуживает Нобелевскую премию». Блошенко напомнил, что даже к устоявшейся планетарной модели атома первоначально у ученых было скептическое отношение, поэтому нельзя сразу априори отвергать новые теории. ТАСС советник заявил, что «нам интересно измерить тягу и энергопотребление антигравитационного двигателя Леонова».

Пятая сила

По мнению Леонова, по космическому пространству «разлита» колоссальная энергия «в виде глобального электромагнитного поля с очень мелкой дискретностью (квантованностью), о котором ранее ничего не было известно». «Это глобальное поле открыто мной в 1996 году как пятая фундаментальная сила (суперсила) в виде сверхсильного электромагнитного взаимодействия (СЭВ). Его носителем является квант пространства-времени (квантон), размеры которого на десять порядков меньше атомного ядра, но он концентрирует энергию, намного превышающую ядерную», — говорит изобретатель КвД-1-2009.

Леонов уверяет, что «квантовый двигатель отталкивается от глобального поля СЭВ за счет деформации в нужном направлении (искривления по Эйнштейну) квантованного пространства-времени, создавая искусственную силу тяготения (тяги)». Создатель КвД-1-2009 уверен, что современная наука неправильно интерпретирует природу темной материи, которая якобы и является реальным проявлением пятой силы.

Обновленный президиум

Взгляды Леонова противоречат современной физике и вызывают резко негативную реакцию в экспертном сообществе. Согласно современным представлениям, подтвержденным многочисленными экспериментами, в природе существуют только четыре фундаментальных взаимодействия (гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое), а нарушение закона сохранения импульса принципиально невозможно.

Материалы по теме:

Достаточно точно отношение к деятельности Леонова, а также реакции Блошенко на квантовый двигатель и лженаучную «теорию суперобъединения», которую советник госкорпорации решился сравнить с теорией струн, высказал в беседе с «Радио Свобода» кандидат технических наук Вадим Лукашевич: «Идея этого двигателя противоречит всем законам физики, законам Вселенной. Люди, которые изобретают вечные двигатели, телепортацию или машины времени, были всегда. Это все равно что доказывать, что Земля плоская и стоит на трех слонах».

По его мнению, госкорпорации в лице Блошенко следовало бы вообще игнорировать инициативы Леонова. Как заметил Лукашевич, «если бы они (вечные двигатели, телепортация и машина времени — прим. «Ленты.ру») были возможны, не работала бы вся остальная физика», а, реагируя на Леонова и подобных ему лиц, «мы пытаемся с точки зрения здравого смысла оценить действия идиотов».

Некоторые из последних, между прочим, не только продолжают свою работу, но и получили повышение. Согласно поступившей в распоряжение ТАСС копии приказа Рогозина от 3 апреля, «Роскосмос» обновил состав своего Научно-технического совета, включив в него Блошенко, который займется курированием секции «создания робототехнических систем космического назначения».

Неракетный нереактивный квантовый двигатель: идея, технология, результаты, перспективы

Смотреть страницы статьи в формате PDF.

В фундаментальном плане реактивный способ движения опирается на законы Ньютона и до недавнего времени оставался единственным известным способом передвижения в космосе с помощью ракет. «Ракета для меня только способ, только метод проникновения в глубину космоса, но отнюдь не самоцель… Будет иной способ передвижения в космосе – приму и его…» – писал основоположник отечественной космонавтики К. Э. Циолковский .

В основу работы нереактивного квантового двигателя (КвД) положена квантованная структура космического вакуума из квантонов (рис. 1), от которой можно отталкиваться с помощью КвД, создавая новые нереактивные силы тяги в соответствии с фундаментальной теорией суперобъединения .

Рис. 1. Квантованная структура космического вакуума

Рис. 2. Деформация (искривление по Эйнштейну) сетки поля СЭВ массой Земли

Квантон как квант пространства-времени является носителем сверхсильного электромагнитного взаимодействия (СЭВ), которое можно представить в виде силовой упругой энергетической сетки, пронизывающей всю Вселенную. Квантовая гравитация рассматривает силы тяготения как результат деформации (искривления по Эйнштейну) силовой сетки поля СЭВ (рис. 2), создавая градиент энергии в виде силы F_T тяготения:

   (1)

Формула (1) положена в основу работы нереактивного квантового двигателя. На рис. 3 представлен в разрезе квантовый двигатель с конусным рабочим органом из ферродиэлектрика, на который накладывается система скрещивающихся неоднородных электрических Е и магнитных Н полей, создающих градиент энергии в направлении оси вращения конуса (1) (патент РФ № №2185526) . 

Рис. 3. Квантовый двигатель с конусным рабочим телом 1, 2 – магнитная система, 3 – электрическая система

Рис. 4. Создание градиента энергии W и силы F_T тяги внутри конусного микроволнового резонатора

 На рис. 4 представлена схема квантового двигателя EmDrive английского инженера Роджера Шойера, в котором градиент энергии сила тяги F_T создаются внутри микроволнового конусного резонатора. На рис. 5 представлен общий вид двигателя EmDrive. Сам инженер Шойер и его последователи не смогли объяснить природу создания силы тяги в конусе EmDrive .

Рис. 5. Общий вид микроволнового двигателя EmDrive

Аналогичный принцип положен в основу работы квантового варп-двигателя, который разрабатывается в НАСА . В Китае квантовый двигатель был испытан на орбите . Российская академия наук на своем сайте сделала заявление, что квантовый двигатель не противоречит законам физики .

В настоящее время нами рассмотрено несколько разных способов создания нереактивной тяги с различными рабочими органами квантового двигателя, помимо конусных .

Эффективность работы нереактивного квантового двигателя характеризуется удельной силой тяги F_y, которая измеряется отношением силы F_т тяги двигателя в ньютонах (Н) на стенде к потребляемой электрической мощности W (Вт) двигателя в киловаттах (кВт):

(2)

К испытанию были представлены два изделия:

1.       Шасси на колесах с импульсным квантовым двигателем внутри типа КвД-1-2009 образца 2009 года с горизонтальной силой тяги с вращающимися рабочими органами. На общем фото (рис. 6) этот аппарат представлен в центре на переднем плане;

2.      Антигравитатор с КвД внутри с вертикальной тягой. На фото (рис. 6) стенд с антигравитатором находится справа на переднем плане.

Рис. 6. Участники испытаний 03.03.2018 квантового двигателя КвД-1-2009 с горизонтальной и вертикальной тягой. В центре председатель комиссии О. Д. Бакланов, справа М. В. Саутин, слева В. С. Леонов, А. А. Кубасов и другие члены комиссии

Рис. 7. Схема измерения силы F_T тяги КвД-1-2009

1 – шасси с КвД-1-2009, 2 – динамометр, 3 – растяжки, 4 – упор

Измерения силы тяги F (рис. 7) в импульсе производили механическим динамометром ДПУ-0,5-2 со шкалой на 500 кг силы по броску стрелки, которая фиксировалась с помощью цифровой кинокамеры. Динамометр приходилось придерживать руками во избежание боковых вибраций (рис. 8).

Было сделано более 20 повторностей измерений импульса силы в опытах с фиксацией силы диапазоне от 110 до 500 кгс. Для большей достоверности выборка измерений делалась по пяти минимальным результатам. В среднем минимальная величина импульса силы составила 139 Н.

Рис. 8. Фото фиксации величины импульса силы F_T тяги в 450 кгс, создаваемого КвД-1-2009

Питание КвД-1-2009 осуществляется от трехфазной сети переменного тока 220/380 В, 50 Гц. Максимальные значение потребляемой мощности в импульсе – 12 кВт.

Таким образом, усредненное минимальное значение силы тяги квантового двигателя 139 Н при максимальной потребляемой мощности 12 кВт представлены в таблице 1:

Таблица 1

Технические характеристики квантового двигателя КвД-1-2009

Итак, удельная сила тяги квантового двигателя КвД-1-2009 в наихудшем варианте составила 115 Н/кВт. Антигравитатор с КвД внутри с вертикальной тягой показал еще лучшие результаты. Для сравнения: лучшие образцы ЖРД имеют удельную силу тяги, не превышающую 0,7 Н/кВт (таблица 2). На основании формулы (1) было получено выражение, связывающее удельную силу тяги F_y и удельный импульс I_y у ЖРД:

(3)

Таблица 2

Удельная сила тяги F_y для ряда отечественных ЖРД

Как видно из таблицы 2, удельная сила тяги лучших отечественных ЖРД с разной тягой в диапазоне от 3,15 до 423,4 тонн не превышает 0,7 Н/кВт. Это в 165 раз хуже, чем у опытного образца квантового двигателя КвД-1-2009, удельная сила тяги которого составила более 115 Н/кВт. Для сравнения: НАСА на двигателе EmDrive получила удельную силу тяги 1,2 мН/кВт , в 1000 раз меньше, чем у КвД. В перспективе в режиме рекуперации энергии удельная сила тяги КвД составит более 1000 Н/кВт: это в 1428 раз выше, чем у ЖРД, который не имеет такой перспективы развития. Из таблицы 2 также видно, что чем выше у ЖРД удельный импульс, тем меньше удельная сила тяги.

Итак, по удельной силе тяги КвД превосходит ЖРД более чем в 100 раз. Полученный результат означает, что для создания одинаковой силы тяги квантовому двигателю КвД необходимо затратить как минимум в 100 раз меньше энергии (или топлива), чем ЖРД. Будущее принадлежит квантовым двигателям и новым космическим технологиям.

Основные выводы и рекомендации:

1. Дано краткое описание идеи и технологии неракетного нереактивного квантового двигателя В.  С. Леонова, разработанного в России в ГК «Квантон».

2. Общественная комиссия специалистов в 2018 г. провела контрольные испытания  опытного образца нереактивного квантового двигателя типа КвД-1-2009, измерив импульс силы тяги, потребляемую мощность и высокую удельную силу тяги КвД, которая составила 115 Н/кВт (11,7 кгс/кВт). Протокол испытаний опубликован на официальном сайте ГК «Квантон» .

3. В сравнении с реактивным ЖРД, удельная сила тяги которого не превышает 0,7 Н/кВт (0,07 кгс/кВт) у лучших отечественных образцов, полученная удельная сила тяги у КвД 115 Н/кВт (11,7 кгс/кВт) показывает, что энергетически КвД как минимум в 100 раз экономичнее ЖРД.

4. Такой резкий скачок в увеличении удельной силы тяги в 100 раз и выше у КвД по сравнению с ЖРД объясняется отказом от использования химического топлива и процессов его горения для создания реактивной тяги. При горении топлива основное количество тепловой энергии бесполезно выбрасывается наружу через сопло ЖРД. КвД же не «отапливает» атмосферу и космос.

5. Двигатель КвД-1-2009 создает импульс силы тяги без выброса реактивной массы, не используя химическое топливо. Питание квантового двигателя производится электрической энергией, исключая электрореактивный эффект. Вектор тяги квантового двигателя может изменяться в пространстве в любом направлении.

6. Создание квантового двигателя стало возможным в результате разработки В. С. Леоновым фундаментальной теории суперобъединения, которая выводит российскую науку в мировые лидеры. Принцип работы квантового двигателя основан на квантовой теории гравитации (КТГ) в рамках теории суперобъединения. Согласно КТГ, в квантовом двигателе реализуется эффект создания сил искусственного тяготения (антигравитационный эффект) в результате деформации (искривления по Эйнштейну) квантованного пространства-времени внутри рабочих органов квантового двигателя.

7. Высокая величина удельной силы тяги у квантового двигателя подтверждает перспективы его применения для космоса.

8. В направлении создания квантовых двигателей работают НАСА (США), Великобритания, Китай и другие страны. Китай испытал в космосе на своей орбитальной станции небольшой микроволновый квантовый двигатель типа EmDrive с тягой 72 Н и собирается увеличить его тягу в 100 раз. В России при испытании КвД-1-2009 сила тяги составила от 110 до 500 кг (от 1100 до 5000 Н).

9. В настоящее время Россия является лидером в разработке теории и конструкций квантовых двигателей. Необходимо организовать новые исследования, испытания (в том числе в независимых сертифицированных лабораториях) и производство образцов квантовых двигателей в нашей стране.

Интересные факты:

1. Квантовый двигатель можно условно отнести к нереактивным: сила тяги в нем возникает в результате реакции отталкивания рабочих органов квантового двигателя от квантованного пространства-времени.

2. При создании одинаковой силы тяги квантовый двигатель затратит как минимум в 100 раз меньше энергии, чем жидкостный реактивный двигатель.

Литература:

1. Идеи Циолковского и проблемы космонавтики. Избранные труды I–V чтений К. Э. Циолковского. М.: Машиностроение, 1974. 5 с.

2. Leonov V. S. Quantum Energetics. Volume 1. Theory of Superunification. Cambridge International Science Publishing, 2010, 745 p.

3. Патент РФ №2185526. Способ создания тяги в вакууме и полевой двигатель для космического корабля (варианты) / Леонов В.С.; опубл. 20.07.2002, Бюл. № 20.

4. Roger Shawyer. Second generation EmDrive propulsion applied to SSTO launcher and interstellar probe // Acta Astronautica. 2015. Vol. 116. Pp. 166–174.

5. Harold White, Paul March, James Lawrence, Jerry Vera, Andre Sylvester. Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum // Journal of Propulsion and Power. 2017. Vol. 33. No. 4. Pp. 830–841.

6. China claims to have a working version of NASA’s impossible engine orbiting the Earth — and will use it in satellites ‘imminently’ [Электронный ресурс] // Daily Mail Online. URL: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4052580/China-claims-built-working-version-NASA-s-impossible-engine-says-s-orbiting-Eart (Дата обращения: 16.01.2019).

7.  РАН: «Невозможный двигатель» из КНР не противоречит законам физики. И действительно может работать без топлива [Электронный ресурс] // Сайт РАН. URL: http://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=b4f09fbd-802f-4e33-92c3-2ef287f5f974&print=1 (Дата обращения: 16.01.2019).

8.  Леонов В.С. Нереактивные квантовые двигатели для освоения космоса // К. Э. Циолковский. Проблемы и будущее российской науки и техники. Материалы LII научных чтений памяти К. Э. Циолковского. Калуга: Политоп, 2017. С. 31-33.

9.  Кричевский С.В. Экологические аэрокосмические технологии и проекты: методология, история, перспективы // Воздушно-космическая сфера. 2018. № 3. С. 78-85.

10.  Результаты измерения удельной силы тяги антигравитационного квантового двигателя без выброса реактивной массы. Анализ, сравнения и перспективы применения квантовых двигателей [Электронный ресурс] // Сайт НПО «Квантон». URL: http://www.quanton.ru/news/16.html.

References

1. Idei Tsiolkovskogo i problemy kosmonavtiki. Izbranniye trudy I–V chteniy K.E. Tsiolkovskogo. Mo.: Mashinostroyeniye, 1974. 5 p.

2. Leonov V.S. Quantum Energetics. Volume 1 Theory of Superunification. Cambridge International Science Publishing, 2010. 745 p.

3. Leonov V.S. Sposob sozdaniya tyagi v vakuume i polevoy dvigatel’ dlya kosmicheskogo korablya (varianty). Patent RF №2185526 (2002).

4. Roger Shawyer. Second generation EmDrive propulsion applied to SSTO launcher and interstellar probe // Acta Astronautica, 2015, vol. 116, pp. 166–174.

5. Harold White, Paul March, James Lawrence, Jerry Vera, Andre Sylvester. Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum // Journal of Propulsion and Power. 2017, vol. 33, no. 4, pp. 830–841.

6. China claims to have a working version of NASA’s impossible engine orbiting the Earth — and will use it in satellites ‘imminently’ // Daily Mail Online. URL: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-4052580/China-claims-built-working-version-NASA-s-impossible-engine-says-s-orbiting-Eart (Retrieval date: 16.01.2019).

7. RAN: «Nevozmozhny dvigatel» iz KNR ne protivorechit zakonam fiziki. I deystvitelno mozhet rabotat bez topliva. RAS. URL: http://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=b4f09fbd-802f-4e33-92c3-2ef287f5f974&print=1 (Retrieval date: 16.01.2019).

8. Leonov V.S. Nereaktivniye kvantoviye dvigateli dlya osvoeniya kosmosa. K.E. Tsiolkovsky. Problemy i buduschee rossiyskoy nauki i tekhniky. Materialy LII nauchnykh chteniy pamyati K.E. Tsiolkovskogo. Kaluga: Politop, 2017, pp. 31-33.

9. Krichevsky S.V. Ekologicheskiye aerokosmicheskiye tekhnologhii i proekty: metodologhiya, istoriya, perspektivy. Vozdushno-kosmicheskaya sfera, 2018, no. 3, pp. 78-85.

10. Rezultaty izmereniya udelnoy sily tyaghi antigravitatsionnogo kvantovogo dvigatelya bez vybrosa reaktivnoy massy. Analiz, sravneniya i perspektivy primeneniya kvantovykh dvigateley. Available at: NPO “Kvanton” website. URL: http://www.quanton.ru/news/16.html (Retrieval date: 16.01.2019).

© Леонов В.С., Бакланов О.Д., Саутин М.В., Костин Г.В., Кубасов А.А., Алтунин С.Е., Кулаковский О.М., 2018

Смотреть страницы статьи в формате PDF.

История статьи:

Поступила в редакцию: 23.12.2018

Принята к публикации: 16.01.2019

Модератор: Дмитрюк С.В.

Конфликт интересов: отсутствует

Для цитирования:

Леонов В.С., Бакланов О.Д., Саутин М.В., Костин Г.В., Кубасов А.А., Алтунин С.Е., Кулаковский О.М. Неракетный нереактивный квантовый двигатель: технология, результаты, перспективы. // Воздушно-космическая сфера. 2019. №1. С. 68-75.

Запатентовать невозможное — ЭкспертРУ — Россия. Новости. 26.04.2022. Новости России. Россия новости. Новости Россия. Россия новости сегодня. Россия последние новости. Новости России 26.04.2022. Новости России 26 апреля 2022. Новости 26 апреля. (26 апреля 2022)

Наука

Авторское право

26 апреля 2022, 21:06

В России зарегистрирован патент на вечный двигатель. Изобретение прошло экспертизу Роспатента, вопреки противоречию законам термодинамики. Эксперты опасаются, что это случай может привести к популяризации лженаучных проектов.

Кирилл Кухмарь/ТАСС

Роспатент выдал патент на вечный двигатель на основе проведенной экспертизы. Она включает в себя соответствие заявленной разработки условиям патентоспособности и предъявляемым к материалам требованиям, а также проверку сведений, необходимых для воспроизведения разработки. Однако такая экспертиза не подразумевает проведение реальных экспериментов и опытов, которые могут подтвердить работоспособность разработки, сообщили в пресс-службе Роспатента.

По словам автора идеи, изобретение представляет собой роторный инерционный двигатель, который «использует для своей работы экологически чистую, возобновляемую энергию силы инерции центростремительного ускорения жидкости, вращающейся с одинаковой с ротором двигателя угловой скоростью».

Споры о том, возможно ли создать вечный двигатель, велись учеными много лет, однако большинство из них пришли к мнению, что такое устройство не может существовать, потому что это противоречит первому и второму закону термодинамики.

«Вечный двигатель несовместим с одним из самых фундаментальных и проверенных законов физики — законом сохранения энергии. Теоретически, конечно, можно допустить, что этот закон может нарушаться в каких-то условиях, которые до сих пор просто не принимались во внимание, но вероятность этого совершенно ничтожна, а последствия для всей физики были бы несравнимо шире создания вечного двигателя», — рассказал журналу «Эксперт» Станислав Виноградов, заместитель заведующего кафедрой общей физики МФТИ. Он добавил, что именно поэтому серьезные учёные обычно не имеют возможности  тратить время на поиски ошибок в подобных изобретениях.

Не первый и не последний

Люди уже на протяжении многих веков пытаются создать вечный двигатель. Но, к сожалению, из-за большого числа заявок изобретателей на выдачу патентов на придуманные ими неработающие вечные двигатели, ряд национальных патентных ведомств и академий наук зарубежных стран, приняли решение вообще не принимать к рассмотрению заявки на изобретения абсолютного двигателя, отметил вице-президент Ассоциации юристов по регистрации, ликвидации, банкротству и судебному представительству, член генерального совета «Деловой России» Владимир Кузнецов. Он напомнил, что еще в 1775 году Парижская академия наук приняла своё знаменитое решение не рассматривать проекты вечного двигателя из-за очевидной невозможности их создания.

Вопрос к экспертизе

По словам Владимира Кузнецова, ввиду ошибок в экспертизах изобретений, или же по причине невнимательности, порой подобные заявки проходят регистрацию, несмотря на несоответствие их критерию промышленной применимости.

Согласно одному из пунктов руководства по выдаче патентов, если эксперт предположил невозможность реализации или изобретения или его работы по назначению ввиду противоречия общепризнанным фундаментальным законам природы, он должен провести скрупулезный анализ функционирования заявленного устройства. Если предположение подтверждается, заявителю дается возможность доказать свою правоту и опровергнуть соответствующий общепризнанный фундаментальный закон или доказать неадекватность этого закона условиям использования заявленного изобретения.

«Если заявитель не представляет такие доказательства или опровержение, эксперт вправе не принимать во внимание акты об испытании заявленного устройства и иные подобные документы. Таким образом, несмотря на очевидную нереализуемость подобных изобретений, говоря в контексте данного решения о регистрации патента, можно отметить, что вопросы возникают именно к экспертизе подобных изобретений, — подчеркивает Кузнецов.

По мнению главы Комиссии по борьбе со лженаукой РАН, академика Евгения Александрова, у этой истории могут быть серьезные последствия:

«Перед нами пример краха системы экспертизы в РФ. Это может привести к катастрофическим последствиям, так как отсутствие добросовестной экспертизы в условиях изоляции и отсутствия контактов с мировым экспертно-научным сообществом неизбежно приведет к продвижению лженаучных проектов в самых разных областях деятельности», — рассказал «Газете.Ru» Александров. Он также предположил, что у автора идеи нет никакого работающего прототипа, и изобретатель стремится лишь привлечь НИИ, чтобы они помогли реализовать этот проект их свой счет.

Таким образом, Роспатент все больше и больше становится далек от реальной науки, и если патентование лженаучных проектов станет тенденцией, это может привести к обесцениванию российских патентов в целом.

Физики обратили время вспять с помощью квантового компьютера

Учёные из Московского физико-технического института и их американские и швейцарские коллеги вернули состояние квантового компьютера на долю секунды в прошлое. Кроме того, они вычислили, с какой вероятностью электрон в пустом межзвёздном пространстве может самопроизвольно отправиться в своё недавнее прошлое. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.

«Это одна из серии работ, посвящённых возможности нарушить второе начало термодинамики — закон физики, тесно связанный с понятием стрелы времени, различием между прошлым и будущим, — рассказывает ведущий автор исследования Гордей Лесовик, заведующий лабораторией физики квантовых информационных технологий МФТИ, — Сначала мы описали локальный вечный двигатель второго рода. В декабре вышла наша работа, где второе начало локально нарушается за счёт специального устройства, демона Максвелла. И вот теперь мы подошли к проблеме с третьей стороны — искусственно создали такое состояние системы, которое само развивается в обратную с точки зрения второго начала сторону».

Откуда берётся время

Законы физики в большинстве своём не делают различия между прошлым и будущим. Например, одним уравнением можно описать столкновение и отскок двух одинаковых бильярдных шаров. Если записать этот процесс на видео и проиграть в обратную сторону, то без дополнительных подсказок неясно, какая версия «настоящая»: из прошлого в будущее или из будущего в прошлое. Уравнение описывает обе ситуации одновременно. У версии «из прошлого в будущее» нет никакого приоритета.

Однако если заснять на видео, как один бильярдный шар разбивает пирамиду и потом проиграть запись обратно, то даже человек, который в первый раз видит эту игру, сможет отличить настоящий сценарий развития событий от фантастического. При этом наблюдатель интуитивно опирается на второй закон термодинамики. Он гласит, что если некоторая система не имеет притока энергии извне, то она либо сохраняет своё состояние, либо самопроизвольно движется в сторону хаоса, но не порядка.

Большинство других законов физики не запрещают, чтобы катающиеся шары сами складывались в пирамиду, растворённый в стакане чай собирался в пакетик, а вулкан извергался обратно вовнутрь. Но все эти процессы мы не наблюдаем, поскольку они потребовали бы, чтобы изолированная система самопроизвольно упорядочивалась, что противоречит второму закону термодинамики. Природа второго начала не объяснена окончательно во всех деталях, но учёные существенно продвинулись в понимании базовых принципов.

Может ли время само обратиться вспять

Квантовые физики из МФТИ решили проверить, возможно ли, что время само собой обернётся вспять хотя бы для отдельно взятой частицы и хотя бы на долю секунды. Вместо бильярдных шаров они рассмотрели одиночный электрон в пустом межзвёздном пространстве.

«Допустим, в начальный момент наблюдений электрон локализован. Это значит, что мы почти наверняка знаем, где он находится. Узнать конкретную точку по законам квантовой механики не получится, но можно очертить небольшой участок пространства, в котором локализован электрон», — говорит соавтор исследования, Андрей Лебедев из МФТИ и Федеральной высшей технической школы Цюриха.

Как объясняет физик, дальнейшая эволюция электрона описывается уравнением Шрёдингера. Это уравнение не делает различия между прошлым и будущим, но участок пространства, в котором локализован электрон, уже через доли секунды «расползётся». Система стремится к хаосу — со временем мы знаем о местонахождении электрона всё меньше. Неопределённость растёт. Такое поведение состояния отдельной частицы является аналогом увеличения энтропии большой системы, описываемой вторым началом термодинамики.

«Однако уравнение Шрёдингера обратимо, — говорит соавтор работы, Валерий Винокур из Аргоннской национальной лаборатории США. — С математической точки зрения это значит, что если подвергнуть его определённому преобразованию (комплексному сопряжению), то полученное уравнение будет описывать то, как „размазанный“ электрон локализуется обратно за то же время, что ушло на „расползание“». Хотя в природе такое явление не наблюдается, теоретически оно может произойти из-за случайной флуктуации реликтового излучения, которым пронизано даже пустое межзвёздное пространство.

Авторы вычислили вероятность наблюдать, как электрон, «размазавшийся» за малую долю секунды, затем самопроизвольно локализуется. Оказалось, что даже если ежесекундно находить и по очереди наблюдать по 10 млрд «свежелокализованных» электронов, висящих в пустом пространстве, то всего времени жизни Вселенной (13,7 млрд лет) хватит, чтобы лишь один раз увидеть, обратную эволюцию состояния электрона. И то речь идёт о возврате электрона в прошлое не на минуту и не на секунду, а примерно на одну десяти миллиардную долю секунды.

Ясно, что в макроскопических явлениях (столкновение шаров и т. п.) задействовано умопомрачительное количество электронов, и происходящее длится несравненно дольше. Поэтому мы тем более не наблюдаем, чтобы люди молодели, а чернильная клякса на бумаге собиралась в каплю.

Как заставить время течь вспять

Далее учёные попытались обратить время вспять в эксперименте. Вместо электрона наблюдалось состояние квантового компьютера, состоящего сначала из двух, а затем из трёх элементов — сверхпроводящих кубитов. Эксперимент включает четыре стадии.

Рисунок 1. Четыре стадии реального эксперимента с квантовым компьютером повторяют аналогичные стадии мысленного эксперимента с электроном в космосе и фантастического примера с бильярдными шарами. Все три системы развиваются от порядка к хаосу, после чего их состояние внезапно меняется за счёт точного внешнего воздействия и начинает развиваться в обратную сторону. Изображение: @tsarcyanide, пресс-служба МФТИ

Стадия порядка: все кубиты приводятся в состояние «0», которое называют основным. Этот момент соответствует локализации электрона в небольшом участке пространства. Система упорядочена — образно говоря, бильярдные шары выстроены в пирамиду.

Далее наступает стадия деградации, и порядок утрачивается. Подобно тому, как электрон расплывается в пространстве, а пирамида разбивается от удара, состояние кубитов начинает причудливым образом усложняться. Для этого на короткое время запускается компьютерная программа эволюции. Подобная деградация так или иначе произошла бы сама из-за взаимодействия с окружением, ведь система стремится к хаосу. Но контролируемая программа автономной эволюции системы сделает возможной последнюю стадию эксперимента.

Затем происходит обращение времени. Специальная программа преобразует состояние квантового компьютера так, чтобы в дальнейшем оно развивалось наоборот, от хаоса к порядку. Эта операция аналогична случайной флуктуации поля в случае с электроном, только теперь она умышленная. В примере с пирамидой — можно представить, как кто-то пнул или потряс бильярдный стол с бесконечно точным расчётом.

Наконец, на стадии регенерации повторно запускается та же программа эволюции, которая ранее вызывала нарастание хаоса. И если «пинок» был успешен, то состояние кубитов начинает отматываться назад, в прошлое, как если размытый электрон вновь локализуется, а шары, пройдя по своим траекториям из прошлого задом-наперёд, сложатся в пирамиду.

Учёные установили, что в 85% случаев после преобразования компьютер из двух кубитов действительно возвращался обратно в исходное состояние. В случае с тремя кубитами ошибки случались чаще — в половине случаев. Однако, по словам авторов, это объясняется несовершенством квантового компьютера. С развитием техники ошибка будет уменьшаться.

Более того, сам алгоритм обращения времени тоже может в будущем сделать квантовый компьютер точнее. «Наш алгоритм можно доработать и использовать для проверки программ квантового компьютера, а также для устранения помех и сбоев в его работе», — поясняет Андрей Лебедев.

В работе приняли участие учёные из Московского физико-технического института (Гордей Лесовик, Андрей Лебедев, Михаил Суслов), Федеральной высшей технической школы Цюриха (Андрей Лебедев), Аргоннской национальной лаборатории США (Валерий Винокур, Иван Садовский).

Темы:
Лаборатория физики квантовых информационных технологий,
второе начало термодинамики,
квантовый компьютер,
фундаментальная наука,

Леонов Владимир Семенович — квантон, «квантовый двигатель» — EnergyScience.

ru

Разработчик сайт:

Ссылка
Ссылка
Ссылка
Ссылка
Ссылка