Досягнення у фізиці за 15 років: від телепортації до кристалів часу та нових відкриттів у світі науки

5 липня 1687 року Ісаак Ньютон опублікував свою знакову працю “Математичні основи природничої філософії” (Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica). У цій науковій роботі Ньютон сформулював закон всесвітнього тяжіння та три закони руху, які стали основою класичної механіки. Ця праця стала фундаментом для сучасної фізики та астрономії. Фокус підготував власний список найважливіших досягнень у фізиці за останні 15 років.

Три закони Ньютона

Науковці вважають “Математичні основи натуральної філософії” Ньютона однією з найважливіших праць з фізики в історії. Ньютон довів, що фізичні закони діють для всього, що існує у Всесвіті, і описав, як рух тіла змінюється під впливом гравітації. У XX столітті Альберт Ейнштейн розвинув цю ідею, довівши, що рух об’єктів визначається викривленням простору-часу, що створюється масивними тілами.

Три закони Ньютона лежать в основі класичної механіки та описують рух тіл під дією сил:

• Перший закон: тіло перебуває в стані спокою або рівномірного руху, поки на нього не діють інші сили.
• Другий закон: прискорення тіла прямо пропорційне прикладеній силі й обернено пропорційне його масі.
• Третій закон: сили, з якими тіла діють одне на одне, є рівними за величиною та протилежними за напрямком.

Сучасні фізики замість терміна “тіло” використовують “матеріальна точка”, що краще відповідає сучасному розумінню фізичних законів.

Найважливіші досягнення у фізиці за останні 15 років

Склонити вичерпний перелік відкриттів і досягнень у фізиці за останні роки — складне завдання, адже їх багато. Однак є кілька, які стали справжніми венцями наукового прогресу і поглибили наше розуміння Всесвіту.

Бозон Хіггса

У 2012 році фізики на Великому адронному колайдері ідентифікували бозон Хіггса, який отримав прізвисько “частинка Бога”. Це пов’язано не з релігійними уявленнями, а з його значенням для формування Всесвіту. Бозон Хіггса — це фундаментальна елементарна частинка, що є квантом поля Хіггса, яка надає масу іншим елементарним частинкам. Вперше його передбачив Пітер Хіггс у 1964 році. Без цього поля Всесвіт не зміг би утворити зірки, планети та життя.

Гравітаційні хвилі

На початку XX століття Альберт Ейнштейн передбачив існування гравітаційних хвиль — пульсацій у тканині простору-часу, які поширюються зі швидкістю світла. Ці хвилі виникають під час зіткнень чорних дір. У 2015 році астрофізики вперше виявили гравітаційні хвилі за допомогою обсерваторії LIGO, в результаті зіткнення двох чорних дір приблизно 1,3 мільярда років тому. Це відкриття дозволило краще зрозуміти чорні діри, які залишаються одними з найбільш таємничих об’єктів у Всесвіті.

Кристали часу

У 2017 році вчені вперше створили нову фазу речовини — темпоральні кристали, або кристали часу. Кристали в просторі — це структури з регулярним розташуванням атомів. Фізика розглядає простір і час як рівноправні складові. У 2012 році Френк Вільчек припустив, що мають існувати й кристали у часі. Щоб такі кристали могли існувати, одна з їх фізичних властивостей має спонтанно змінюватися за часом без зовнішнього втручання. Кристали часу мають структуру, яка періодично повторюється у просторі та часі без витрат енергії.

Перші фотографії чорних дір

Чорні діри поглинають усе, що потрапляє у їхній гравітаційний вплив, навіть світло, тому безпосередньо побачити їх неможливо. Однак у 2019 році була отримана перша в історії фотографія чорної діри в центрі галактики М87, а в 202