В чем сходство между мухой и слоном
- 25.05.08, 13:16
- Знание - сила
Родился 14 марта 1879 в Ульме (Вюртемберг, Германия) в семье мелкого коммерсанта. Предки Эйнштейна поселились в Швабии около 300 лет назад, и ученый до конца жизни сохранил мягкое южногерманское произношение, даже когда говорил по-английски. Учился в католической народной школе в Ульме, затем, после переезда семьи в Мюнхен, в гимназии. Школьным урокам, однако, предпочитал самостоятельные занятия. В особенности привлекали его геометрия и популярные книги по естествознанию, и вскоре в точных науках он далеко опередил своих сверстников. К 16 годам Эйнштейн овладел основами математики, включая дифференциальное и интегральное исчисления. В 1895, не окончив гимназию, отправился в Цюрих, где находилось Федеральное высшее политехническое училище, пользовавшееся высокой репутацией. Не выдержав экзаменов по современным языкам и истории, поступил в старший класс кантональной школы в Аарау. По окончании школы, в 1896, Эйнштейн стал студентом Цюрихского политехникума. Здесь одним из его учителей был превосходный математик Герман Минковский (впоследствии именно он придал специальной теории относительности законченную математическую форму), так что Энштейн мог бы получить солидную математическую подготовку, однако большую часть времени он работал в физической лаборатории, а в остальное время читал классические труды Г.Кирхгофа, Дж.Максвелла, Г.Гельмгольца и др. После выпускного экзамена в 1900 Эйнштейн в течение двух лет не имел постоянного места работы. Недолгое время он преподавал физику в Шаффгаузене, давал частные уроки, а затем по рекомендации друзей получил место технического эксперта в Швейцарском патентном бюро в Берне. В этом «светском монастыре» Эйнштейн проработал 7 лет (1902–1907) и считал это время самым счастливым и плодотворным периодом в своей жизни. В 1905 в журнале «Анналы физики» («Annalen der Physik») вышли работы Эйнштейна, принесшие ему мировую славу. С этого исторического момента пространство и время навсегда перестали быть тем, чем были прежде (специальная теория относительности), квант и атом обрели реальность (фотоэффект и броуновское движение), масса стала одной из форм энергии (E = mc2). Хронологически первыми были исследования Эйнштейна по молекулярной физике (начало им было положено в 1902), посвященные проблеме статистического описания движения атомов и молекул и взаимосвязи движения и теплоты. В этих работах Эйнштейн пришел к выводам, существенно расширяющим результаты, которые были получены австрийским физиком Л.Больцманом и американским физиком Дж.Гиббсом. В центре внимания Эйнштейна в его исследованиях по теории теплоты находилось броуновское движение. В статье 1905 О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты (ber die von molekularkinetischen Theorie der Wrme geforderte Bewegungvon in ruhenden Flssigkeiten suspendierten Teilchen) он с помощью статистических методов показал, что между скоростью движения взвешенных частиц, их размерами и коэффициентами вязкости жидкостей существует количественное соотношение, которое можно проверить экспериментально. Эйнштейн придал законченную математическую форму статистическому объяснению этого явления, представленному ранее польским физиком М.Смолуховским. Закон броуновского движения Эйнштейна был полностью подтвержден в 1908 опытами французского физика Ж.Перрена. Работы по молекулярной физике доказывали правильность представлений о том, что теплота есть форма энергии неупорядоченного движения молекул. Одновременно они подтверждали атомистическую гипотезу, а предложенный Эйнштейном метод определения размеров молекул и его формула для броуновского движения позволяли определить число молекул. Если работы по теории броуновского движения продолжили и логически завершили предшествовавшие работы в области молекулярной физики, то работы по теории света, тоже базировавшиеся на сделанном ранее открытии, носили поистине революционный характер. В своем учении Эйнштейн опирался на гипотезу, выдвинутую в 1900 М.Планком, о квантовании энергии материального осциллятора. Но Эйнштейн пошел дальше и постулировал квантование самого светового излучения, рассматривая последнее как поток квантов света, или фотонов (фотонная теория света). Это позволяло простым способом объяснить фотоэлектрический эффект – выбивание электронов из металла световыми лучами, явление, обнаруженное в 1886 Г.Герцем и не укладывавшееся в рамки волновой теории света. Девять лет спустя предложенная Эйнштейном интерпретация была подтверждена исследованиями американского физика Милликена, а в 1923 реальность фотонов стала очевидной с открытием эффекта Комптона (рассеяние рентгеновских лучей на электронах, слабо связанных с атомами). В чисто научном отношении гипотеза световых квантов составила целую эпоху. Без нее не могли бы появиться знаменитая модель атома Н.Бора (1913) и гениальная гипотеза «волн материи» Луи де Бройля (начало 1920-х годов). В том же 1905 была опубликована работа Эйнштейна К электродинамике движущихся тел (Zur Elektrodynamik der bewegter Krper). В ней излагалась специальная теория относительности, которая обобщала ньютоновские законы движения и переходила в них при малых скоростях движения (v << c). В основе теории лежали два постулата: специальный принцип относительности, являющийся обобщением механического принципа относительности Галилея на любые физические явления (в любых инерциальных, т.е. движущихся без ускорения системах все физические процессы – механические, электрические, тепловые и т.д. – протекают одинаково), и принцип постоянства скорости света в вакууме (скорость света в вакууме не зависит от движения источника или наблюдателя, т.е. одинакова во всех инерциальных системах и равна 300000 км/с). Это привело к ломке многих основополагающих понятий (абсолютность пространства и времени), установлению новых пространственно-временных представлений (относительность длины, времени, одновременности событий). Минковский, создавший математическую основу теории относительности, высказал мысль, что пространство и время должны рассматриваться как единое целое (обобщение евклидова пространства, в котором роль четвертого измерения играет время). Разным эквивалентным системам отсчета соответствуют разные «срезы» пространства-времени. Исходя из специальной теории относительности, Эйнштейн в том же 1905 открыл закон взаимосвязи массы и энергии. Его математическим выражением является знаменитая формула E = mc2. Из нее следует, что любой перенос энергии связан с переносом массы. Эта формула трактуется также как выражение, описывающее «превращение» массы в энергию. Именно на этом представлении основано объяснение т.н. «дефекта массы». В механических, тепловых и электрических процессах он слишком мал и потому остается незамеченным. На микроуровне он проявляется в том, что сумма масс составных частей атомного ядра может оказаться больше массы ядра в целом. Недостаток массы превращается в энергию связи, необходимую для удержания составных частей. Атомная энергия есть не что иное, как превратившаяся в энергию масса. Принцип эквивалентности массы и энергии позволил упростить законы сохранения. Оба закона, сохранения массы и сохранения энергии, до этого существовавшие раздельно, превратились в один общий закон: для замкнутой материальной системы сумма массы и энергии остается неизменной при любых процессах. Закон Эйнштейна лежит в основе всей ядерной физики. В 1907 Эйнштейн распространил идеи квантовой теории на физические процессы, не связанные с излучением. Рассмотрев тепловые колебания атомов в твердом теле и используя идеи квантовой теории, он объяснил уменьшение теплоемкости твердых тел при понижении температуры, разработав первую квантовую теорию теплоемкости. Эта работа помогла В.Нернсту сформулировать третье начало термодинамики. В конце 1909 Эйнштейн получил место экстраординарного профессора теоретической физики Цюрихского университета. Здесь он преподавал только три семестра, затем последовало почетное приглашение на кафедру теоретической физики Немецкого университета в Праге, где долгие годы работал Э.Мах. Пражский период отмечен новыми научными достижениями ученого. Исходя из своего принципа относительности, он в 1911 в статье О влиянии силы тяжести на распространение света (ber den Einfluss der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes) заложил основы релятивистской теории тяготения, высказав мысль, что световые лучи, испускаемые звездами и проходящие вблизи Солнца, должны изгибаться у его поверхности. Таким образом, предполагалось, что свет обладает инерцией и в поле тяготения Солнца должен испытывать сильное гравитационное воздействие. Эйнштейн предложил проверить это теоретическое соображение с помощью астрономических наблюдений и измерений во время ближайшего солнечного затмения. Провести такую проверку удалось только в 1919. Это сделала английская экспедиция под руководством астрофизика Эддингтона. Полученные ею результаты полностью подтвердили выводы Эйнштейна. Летом 1912 Эйнштейн возвратился в Цюрих, где в Высшей технической школе была создана кафедра математической физики. Здесь он занялся разработкой математического аппарата, необходимого для дальнейшего развития теории относительности. В этом ему помогал его соученик Марсель Гросман. Плодом их совместных усилий стал труд Проект обобщенной теории относительности и теории тяготения (Entwurf einer verallgemeinerten Relativitatstheorie und Theorie der Gravitation, 1913). Эта работа стала второй, после пражской, вехой на пути к общей теории относительности и учению о гравитации, которые были в основном закончены в Берлине в 1915.
Геологу, для научных исследований и совершения эпохального открытия (которое может изменить экономику планеты), на самом деле нужен только молоток и карандаш. Безусловно нужен интеллект, огромные знания и колосальный опыт помноженные на УДАЧУ. Но в смысле отношения к технике и математике геологи, даже величайшие учёные нашей планеты, отстаются "человеком с молотком". Мыслят абстракциями пространственных структур, гранитными интрузиями, окаменевшими моллюсками-трилобитами, углами падения пластов, системами трещиноватости. Причём вся эта галиматья как "Лезвием Оккамы" проверяется РЕЗУЛЬТАТОМ - месторождения они находят. Путём своих совершенно шаманских рассуждений и почти мистических постукиваний молотком, но находят.
С другой стороны доктор геолого-минералогических наук,запросто может быть в отличной физической форме, в 40 лет месяцами шастать с карабином в тайге, спать в палатке, валить медведей, жрать рыбу пойманную руками в ручье и иметь чудный репертуар песен, исполняемых под гитару, вечером возле костра, пить водку вёдрами и трахать всё что шевелится.
Страсть геологов к электронным игрушкам - физической аппаратуре, непередаваема. Попавший к нам портативный капометр ( прибор для измерения магнитной восприимчивости) был "изнасилован" нашим шефом. Я понимал его детскую радость, нажатием кнопки он получал ЦИФРУ, его ум получил новую незнакомую пищу, которую он потреблял как гурман потребляет редкий деликатес. А я получил дикую головную боль отвечая на идиотские наивные вопросы. Мерял этот великовозрастный ребёнок вообще ВСЁ, что можно потрогать. Шеф как-то подкатил и невинно попросил меня накидать ему рациональную методику исследований на небольшом куполе. Высотой около 1.5 метра и примерно таким же диаметром основания. Задача из разряда микрогеофизических исследований. Петрофизические методики - моё студенческое хобби. Тема моих первых научных работ. Кто же знал , что этим куполом окажется огромный муравейник в тайге? Который шеф, согласно моей методике, утыкал через каждый сантиметр спичками и погнал делать замеры магнитной восприимчивости абсолютно немагнитной органики.
Вечером мне вручили тетрадь, густо исписанную колонками цифр, и застенчиво попросили помочь обработать полученный массив числовой информации. Я продался за бутылку водки и "Завтрак туриста". Вооружился калькулятором, калькой и милиметровкой. На второй день я понял, что продешевил,потребовал ещё водки и сам завёлся. Третий день математических экзерсисов принёс результаты. Охреневши, водку мы пили оба. Купол муравейника, сложенный из остатков растений, не должен иметь магнитной восприимчивости вообще или иметь её на всей поверхности одинаковую и очень низкую. Это теоретически. А на практике, от подножия купола к его вершине спиралью тянулась чёткая дорожка не различимая визуально, но имеющая аномально высокую магнитную восприимчивость.Казалось, что муравьи натаскали туда малюсенких кусочков (песчинок) металла и уложили тропинку для загадочного муравьиного ритуала..... КАК это делают неразумные насекомые, а главное ЗАЧЕМ им это нужно я не знаю. Но факт этот меня поразил тогда, в мои 20 лет, и я решил его рассказать вам друзья.
Парадокс близнецов — мысленный эксперимент с двумя близнецами N и N` движущимися относительно друг друга. Согласно эффекту релятивистского замедления времени каждый из близнецов считает (и это подтверждается его наблюдениями), что часы другого близнеца идут медленнее, чем его часы.
Если один из близнецов улетит, а потом вернётся, то кто из них окажется младше?
Согласно СТО младше окажется улетавший и вернувшийся.
Возникает парадокс: Почему, если каждый видел, что время замедляется у другого, младше становится именно улетавший?
Объяснение на примере обмена сигналами Пусть один близнец (назовём его космонавтом) полетел к Альфе Центавра со скоростью скорости света, и они с братом договорились каждый месяц посылать друг другу контрольные сообщения. Посчитаем, когда землянин получит 12-й сигнал от космонавта. То есть расчёты сейчас будем вести по часам землянина. Поскольку время у космонавта при такой скорости замедляется в раза, то 12-й сигнал космонавт пошлёт через месяцев. За это время он улетит на световых месяцев. В итоге 12-й сигнал будет получен землянином через 20+16=36 месяцев. Таким образом, видим, что сигналы приходят в раза реже, чем было уговорено.
Аналогичный расчёт показывает, что когда космонавт будет возвращаться, то сигналы будут приходить в 3 раза чаще, чем было уговорено: . Поскольку инерциальные системы равноправны, то проведя аналогичныерасчёты, но уже с точки зрения космонавта, мы получим аналогичную картину: космонавт тоже будет видеть, что часы землянина идут медленнее, и точно так же будет, удаляясь, получать от землянина сигналы в три раза реже, а приближаясь — в три раза чаще, чем было уговорено. И это естественно, инерциальные системы равноправны. Теперь посмотрим, какую часть времени каждый близнец будет получать частые сигналы, а какую — редкие. Сигнал о том, что космонавт развернулся и летит назад, землянин получит не сразу, а когда космонавт уже пролетит расстояния назад. Если пренебречь временем на разворот (пусть космонавт разворачивается мгновенно), то времени землянин получал редкие сигналы, а — частые. Космонавт же частые сигналы начал получать сразу же после разворота. То есть времени он получал редкие, а — частые сигналы. В данном случае проявляется неравноправие систем отсчёта. В итоге по земным часам до Альфы Центавра (4 световых года) космонавт летел лет туда и столько же обратно. За эти 10 лет девять лет приходили редкие сигналы, а 1 год — частые. Общее число сигналов . Разделим на 12 и получим 6 лет, которые прошли у космонавта. Для космонавта расстояние до Альфы Центавра сократилось в силу релятивистского сокращения расстояний и составило световых лет. До неё со своей скоростью он долетел за 3 года. Ну и столько же на полёт обратно. За это время он получил сигналов от землянина. То есть по наблюдениям космонавта на земле прошло 10 лет. Как видим, и по наблюдениям космонавта, и по наблюдениям землянина на Земле проходит 10 лет, а на борту — 6.
Данное объяснение не исходит из того, что время замедляется только у космонавта, а основано на принципе равноправности инерциальных систем. Неравноправие возникает только из-за разворота космонавта, так как при развороте его система перестаёт быть инерциальной. Жизненные пути (мировые линии) близнецов на диаграмме Минковского относительно осёдлого близнеца.
Материал из Википедии — свободной энциклопедииСопроцессор — специализированный процессор, расширяющий возможности центрального процессора компьютерной системы, но оформленный как отдельный функциональный модуль. Физически сопроцессор может быть отдельной микросхемой или может быть встроен в центральный процессор (как это делается в случае математического сопроцессора в процессорах для ПК начиная с Intel 486DX). Различают математические сопроцессоры общего назначения, обычно ускоряющие вычисления с плавающей точкой, сопроцессоры ввода-вывода (например — Intel 8089), разгружающие центральный процессор от контроля за операциями ввода-вывода или расширяющие стандартное адресное пространство процессора, сопроцессоры для выполнения каких-то узко-специализированных вычислений. Сопроцессоры могут входить в набор логики, разработанный одной конкретной фирмой (например Intel выпускала в комплекте с процессором 8086 сопроцессоры 8087 и 8089) или выпускаться сторонним производителем.
Математический сопроцессор 80x287 в колодке на базовой плате персонального компьютера. Сопроцессор в программированииСопроцессор расширяет систему инструкций центрального процессора, поэтому для его использования, программа (компилируемая без интерпретации и вызова внешних библиотек) должна содержать эти инструкции. Настройки современных компиляторов для языков высокого уровня под процессоры семейства x86 зачастую позволяют выбирать: использовать математический сопроцессор или нет, что особенно важно при создании кода, который будет исполнятся внутри обработчика аппаратного прерывания.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии Данная заметка поясняет чем есть сопроцессор, в заметке о Законе Мура я упоминал где его можна применять в перспективе для увеличения возможностей новых ЭВМ. Далее я расскажу о квантовом компьютере более детально.