Неупругий коллапс

Для желающих поразминать мозги предлагаю задачку про неупругий коллапс. Там сразу четыре задачки: первые три простые, последняя потруднее.

Контактный пост — 5

Открываю новый контактный пост, ибо предыдущий переполнился. Пожелания к вопросам и комментам остаются те же.

Порекомендуйте учебник

Меня регулярно просят порекомендовать книжки или учебники по физике. Уровень при этом бывает самый разный — начиная от самостоятельного знакомства с физикой и заканчивая монографиями по современной физике. Чтоб вынести эти обсуждения отдельно и чтобы не повторяться в ответах, я решил сделать серию постов специально для обсуждения рекомендуемых книг. Тут я сделаю несколько оговорок, а подробности с конкретными рекомендациями см. в постах Книжки: знакомство с физикой и Учебники по теоретической физике.

Первая вещь, которую мне часто приходится повторять: никаких универсальных рекомендаций, по каким книжкам вам заниматься, быть не может. Всё сильно зависит от ваших знаний, способностей, склонностей и предпочтений, а также от того, чего вы хотите добиться. И еще от внешних обстоятельств: вашего здоровья, финансовой ситуации, личных обстоятельств, — это всё тоже ограничивает то, как долго, как интенсивно и с каким размахом вы сможете заниматься. Я в отдельных постах написал некие рекомендации, но это вовсе не значит, что всем подойдет всё.

Второе. Мне кажется, что иногда люди просят порекомендовать книжки и даже составить им программу занятий под влиянием внезапно нахлынувшего энтузиазма. Я бы посоветовал не планировать сразу программу занятий на годы вперед. Поставьте себе сначала цель изучить одну конкретную дисциплину или одну большую книгу. Если через несколько месяцев вы не остыли и действительно справляетесь, то беритесь планировать дальнейшее самообучение на год-два вперед.

Третье. Надо четко понимать, что при самообучении практически всё зависит лишь от вас, и лишь чуть-чуть зависит от подборки материалов. Не надо рассчитывать, что вы найдете какой-то суперучебник (или еще хуже — онлайн-лекции), который позволит вам овладеть материалов при минимуме усилий с вашей стороны. Вам всё равно придется корпеть над темой по нескольку часов за раз.

Теперь важная оговорка насчет моих рекомендательных способностей. По-моему, людям часто кажется, что ученый — это человек, который обязательно изучил все важные учебники по своей и смежным темам. Я не знаю, как у большинства, но в моем случае этот совсем не так. Университетские курсы проходятся как правило по 2-3 «учебникам» параллельно, и закончив курс, переходят к следующему, а вовсе не повторяют систематически тот же курс по другому учебнику. Дополнительные учебники человек начинает изучать либо сам, спонтанно, либо для целей преподавания. Конечно, есть люди, которые способны за короткое время изучить, скажем, 20 хороших, но разных учебников по квантовой механике и отранжировать их у себя в голове по некоторой системе ценностей. Вот такие люди наверняка могут мотивированно сказать, какой учебник они считают лучшим и по каким параметрам.

Я так подробно литературу не изучал, даже по квантовой механике и по квантовой теории поля, по которым мне приходилось преподавать. Поэтому я не могу вам сказать, какой учебник лучший. Я также не вижу смысла перечислять и все те десятки учебников, которые разными людьми считаются лучшими — вам столько много наверняка и не нужно. Я могу лишь посоветовать пару-тройку, которые хорошие и которые можно взять для изучения. Опять же, это не будет универсальный совет, который подойдет любому; я тут лишь могу опираться на свой опыт изучения и преподавания.

Ну и наверно последнее: я не считаю себя вправе рекомендовать учебники по математике. У меня конечно есть мнение относительно некоторых книг, но рекомендации я давать не могу. Единственное, что я скажу, это что книжки с названием типа «Справочник по высшей математике для ВТУЗов» ни в коем случае не являются учебниками по математике.

Вот наверно и всё. Подробные рекомендации см. в постах Книжки: знакомство с физикой и Учебники по теоретической физике.

Книжки: знакомство с физикой

В продолжение поста про книжки. Меня иногда просят наметить программу для самостоятельного изучения физики человеку, который никогда ее толком не изучал, но сейчас вот заинтересовался и хочет погрузиться в этот захватывающий мир. Исходные данные могут быть такие: проходил физику в (техническом) ВУЗе, но либо она была очень слабой, либо всё позабыл, или же после школы не проходил точные науки вообще. Сюда же можно отнести школьника, который не удовлетворен своим школьным курсом и хочет самостоятельно что-то читать внагрузку.

На мой взгляд, тут главная цель такая: познакомить с очень широким кругом физических явлений, включая современную физику, но разумеется только по верхам. Для этого нужно четко освоить некоторые базовые концепции в механике/термодинамике/электромагнетизме/микромире, научиться делать простые расчеты, а всё остальное — это просто чтение про то, что в мире бывает. В идеале хотелось бы, чтоб человек после этого четко отличал типичную лженауку от современной физики и чтобы информация о каких-то новых достижениях физики падала не в пустоту, а на базис из общих опорных понятий.

Вот книжки доуниверситетского уровня, которые я могу в этом случае порекомендовать почитать (и спасибо всем, кто мне напомнил про забытые хорошие книжки!):

Учебники по теоретической физике

В продолжение поста про рекомендуемые учебники. Чаще всего меня просят порекомендовать учебники по университетским курсам физики, и как правило — теоретической физики. Перед тем, как что-то рекомендовать, снова несколько оговорок (вдобавок к общим оговоркам).

К вопросу о задаче многих тел

Ищу любовницу. Заинтересовавшиеся пишите по емайлу, указанному в профиле. Это было первоапрельское хулиганство, а не «аккаунт угнали»! Только что-то вы неинтересные какие-то — на запись толпы ходят, чтобы на комменты поглядеть, но сами ничего не пишут! :)

Что ж, о науке — так о науке.

Контактный пост – 4

Поскольку блог пока что живет в режиме вопросов-ответов, открываю новый контактный пост. Как всегда, прошу принимать во внимание мои пожелания по поводу вопросов.

Исследовательские работы для школьников

В контактном посте меня попросили предложить какие-нибудь темы исследовательских работ, которые могли бы выполнить школьники без спецоборудования, с помощью приборов, которые можно найти в обычном школьном кабинете физики. И мне захотелось ответить отдельным постом.

Контактный пост – 3

Предыдущий контактный пост переполнился, поэтому открываю новый пост для вопросов и связи. Перед тем, как задать вопрос, обратите, пожалуйста, внимание на мои пожелания.

Про открытие хиггсовского бозона

Для тех, кто волнуется, почему нет комментариев про сегоднящнее открытие бозона Хиггса. Там всё в порядке, не беспокойтесь. У меня тут так всё совпало, что прямо в этот день я уезжаю (уже уехал :)) и буду без инета несколько дней. Поэтому я пока отписался очень кратко на «Элементах», а подробная новость будет потом.

Вкратце, есть по 5 сигм в каждом из двух детекторов, так что это уже официально открытие. Некоторые, конечно, осторожничают и говорят, что это открытие какой-то там частицы, необязательно бозона Хиггса, но подавляющее большинство физиков высоких энергий уверено, что это действительно бозон Хиггса — уже слишком хорошо всё сходится друг с другом. Другой вопрос — стандартный ли это Хиггс или нет. Вот это сейчас будет очень горячая тема (хотя, казалось бы, куда уж горячее).

Так что да, начинается новая эра в физике элементарных частиц. Желающие могут посмаковать подробности из оригинальных докладов и поугадывать будущее развитие ситуации.

Механическая модель коллайдера

Год назад, в рамках фестиваля «Весна науки», который ежегодно проходит в Льеже, мы с женой сконструировали механическую модель коллайдера элементарных частиц. Это очень простая модель, в которой катаются, сталкиваются и разлетаются металлические шарики. Но с помощью нее можно продемонстрировать с десяток физических явлений, которые происходят в реальных ускорителях и детекторах. Демонстрация модели школьникам шла на ура, они после объяснений сами лезли запускать шарики и регистрировать столкновения.

Сейчас у меня наконец-то дошли руки до того, чтоб снять ее в действии и рассказать, что интересного можно с помощью нее показывать.

Детектор ICARUS измерил скорость нейтрино

В сентябре прошлого года коллаборация OPERA сообщила о наблюдении сверхсветового движения нейтрино. Другие нейтринные эксперименты посмотрели на это большими глазами и пообещали перемерять скорость нейтрино на своих установках. Это, конечно, правильно, но это уже будут другие эксперименты, в других условиях. А хотелось бы, так, на всякий случай, перепроверить именно OPERA. Для этого, в идеале, нужно поставить в ту же подземную лабораторию Гран Сассо другой аналогичный нейтринный детектор, который бы отлавливал те же нейтрино, выпущенные из ЦЕРНа.

Так вот, в кустах оказался рояль такой детектор уже там стоит — ICARUS T600 (T600 обозначает, что рабочим веществом является 600 тонн жидкого аргона). Он заработал в 2010 году и даже по-своему отметился в истории со сверхсветовыми нейтрино: в октябре он рапортовал об отсутствии черенковского излучения, которое должны были бы интенсивно излучать эти сверхсветовые нейтрино. Это как бы опровергало данные OPERA, но только косвенно (да и к тому же не все были убеждены, что связь настолько однозначная).

А сейчас тот же ICARUS измерил скорость нейтрино напрямую. Люди там не стали тратить два года на то, чтобы перемерять расстояние от ЦЕРНа и до детектора или синхронизовать время. Они просто взяли результаты измерения времени и расстояния, выполненные OPERA. Зато точные моменты прихода нейтрино они измеряли на своей аппаратуре.

В течение двух недель, с 21 октября по 6 ноября прошлого года ЦЕРН провел специальный сеанс, в котором он «пулял» нейтринные сгустки в специальном режиме, очень короткими выстрелами длительностью около 3 нс. Это было сделано как раз с целью отсечь возможные погрешности OPERA, связанные с фронтами длинного сигнала (подробнее см. в новости и у меня в блоге). OPERA, кстати, тогда сообщила, что новые измерения за эти две недели подтверждают сверхсветовые нейтрино (а на самом деле это значит, что была устранена лишь одна из возможных проблем).

В течение тех двух недель детектор ICARUS тоже набирал данные и поймал семь нейтрино (подробная статистика по каждому их этих семи событий содержится в статье). Результат таков: разница между временем прилета нейтрино и ожидаемым временем прихода светового сигнала в пределах погрешности равна нулю. Распределение по этой разнице времен для ICARUS и для OPERA показано на рисунке.

Распределение по разнице между временем прихода нейтрино и  ожидаемым временем прихода  светового сигнала (изображение из статьи коллаборации ICARUS). 

Таким образом, ICARUS прямо опровергает данные OPERA и подтверждает ожидания теории относительности.

Мне, правда, не очень понятно, изменится что-либо в синхронизации времени в свете недавно найденных ошибок в OPERA. Так что проверки на других установках всё равно будут полезны. Но, по-видимому, OPERA — всё.

Про пресс-релизы и журналистов

Дмитрий Вибе написал на днях любопытную заметку с хорошими примерами насчет дутых «научных сенсаций» в СМИ. Только общий вывод, к которому он приходит, неверен, и я не понимаю, почему это ему не очевидно.

Дмитрий Вибе сетует на то, что излишняя сенсационность часто присутствует уже в пресс-релизах научных организаций. А журналист, мол, видит в сообщении только сенсацию, срывается с катушек («раз ученые позволили себе драматизм, то и я могу!») — и на выходе получается галиматья. И вывод, к которому Дмитрий подталкивает, таков: как бы да, журналисты такие-сякие, никто не спорит, но ученые тоже часто виноваты в перекосах того, как СМИ освещают научные исследования. Так вот, это обман.

Во-первых, пресс-релизы пишут не ученые, а те же самые журналисты, которых организация наняла для этой задачи. В худшем случае это выпускники какого-нибудь факультета журналистики или «школы научной журналистики», в лучшем случае — это люди, которые закончили универ по естественнонаучной специальности (и возможно даже получили какую-то степень!), но дальше не смогли идти в науку. Зато им понравилось писать на публику, чем они и занимаются. Ни тот, ни другой даже близко не считаются учеными, а тем более — учеными, выполнившими эту конкретно работу или досконально разбирающимися в ней.

Во-вторых, в пресс-релизах постоянно втыкают цитаты авторов исследования или прочих «экспертов», и они вроде как вполне поддерживают общее возбуждение. Я уже писал про вред такого цитирования (у меня в блоге есть отдельный тэг «Наука и СМИ»), так вот здесь еще один пример — на этот раз вреда для самих ученых. Когда журналист берет комментарий, он просит, хочет, настаивает выразить это попроще. У ученого обычно есть некая граница, ниже которой он сам по себе не опустился бы в упрощении. Но журналист тащит его вниз, настаивает на дальшейшем сокращении и упрощении, мотивируя это тем, что он, журналист, лучше знает, что требуется публике. Далее, всем хорошо известно, что даже из короткого интервью можно надергать цитат (даже без перевирания!) так, чтоб они подтверждали самые разные утверждения, даже очень далекие от реальности (гуру в этом деле, конечно, тележурналисты). Поэтому написать (специально или нечаянно) пресс-релиз, сильно искажающий реальные результаты работы, но содержащий при этом как бы подтверждающие комментарии экспертов, легко. И тот факт, что потом тычут пальцем в такие пресс-релизы и пеняют на ученых — это тоже прямой вред.

В-третьих, у меня за последние годы было несколько онлайн споров с журналистами, пищущими о науке. Причем с журналистами, которые себя (или друг друга) относят к элите научной журналистики Рунета. Формулировки были разные, но общий вывод тот же: по их мнению, цепочка «пресс-релизы, информагентство, газета» хорошо работает, и они не видят другого способа писать о науке без неё в таких же объемах. Увы! Может быть, это было единственным доступным и худо-бедно работавшим методом 50 лет назад, но уж точно не сейчас, когда информация так легко доступна и читателям, и самим журналистам. Нет, разумеется, если цель — гнать объем и погорячее, то разговора нет. Но если действительно задумываться о качестве, то нет, это не может быть источником качественных новостей науки. Просто потому, что обман начинается уже на самом первом этапе.

Поймите, наука в изложении СМИ — это словно наркоман, сидящий на каких-то ядрёных возбуждающих препаратах. Там нет фазы спокойной жизни, там нет возможности поразмышлять, там постоянно бушуют крайности, драмы и революции. И сложившаяся цепочка «пресс-релизы, информагентство, газета» является хорошо зарекомендовавшим себя поставщиком той информационной наркоты.

Я не призываю идеализировать ученых. Есть и такие, которые сами чрезмерно упрощают научные результаты, искажая смысл. Но это даже близко не такое массовое явление, как институт пресс-релизов.

Дополнение про «летающие мушки»

Когда я писал свой прошлый пост про близорукость, я почему-то был уверен, что всякие плавающие пятна и волоски, которые видны внутри кружочка боке, — это «мусор» на поверхности глаза. Но мне потом в комментариях неоднократно говорили, что, во-первых, видно их и просто при взгляде на однородно освещенную поверхность, а во-вторых, находятся они вовсе не на поверхности глаза, а внутри стекловидного тела. Я немножко почитал и поделал простые опыты с собой, и вот что я скажу.

Близорукость и физика

Если внимательно присмотреться к моему фото в блоге, то можно заметить, что у меня довольно сильная близорукость (в зависимости от глаза и от направления от −12 до −14). В целом это, конечно, неудобно, но у близоруких людей тем не менее есть некоторые оптические преимущества перед «обычными» людьми — мы можем видеть некоторые вещи, которые обычные люди не видят (или не замечают). Так что вот небольшой рассказ с картинками про то, как вижу я. :)

Я конечно не могу приложить фотографии того, как я вижу в реальности, поэтому я буду всё иллюстрировать на фотографических эффектах.