Основной охватываемый период – апрель-15 июня 2022 г.

Разделы: К введению в проблему. Физика. Биология и медицина. Психология. Путешествия во времени. Искусство. Разное.

К введению в проблему

В данный раздел включен кластер статей, опубликованный в журнале New Scientist 15 июня 2022 года, плюс ряд более ранних статей из этого же журнала.

Richard Webb. What is time? The mysterious essence of the fourth dimension = Что такое время? Таинственная сущность четвертого измерения. New Scientist. June 15, 2022.

Истинная природа времени продолжает ускользать от нас. Но независимо от того, является ли время фундаментальной частью космоса или иллюзией, созданной в нашем сознании, оно имеет глубокое значение для нашего понимания Вселенной.

Мы рождаемся, живем, в какой-то момент умираем. Представление о том, что наше существование ограничено временем, является фундаментальным для человеческого опыта. Мы не можем с этим бороться – и, по правде говоря, мы не знаем, против чего боремся. Время – нечто универсальное, природу которого мы все, особенно физики, не в состоянии понять. Но почему время так проблематично?

"Если бы у нас был действительно хороший ответ на этот вопрос, – говорит Астрид Эйххорн, физик-теоретик из Университета Южной Дании в Оденсе, – то это не было бы такой проблемой". На определенном уровне время – нечто простое, это "то, что останавливает все, что происходит одновременно". Что может показаться легкомысленным, но, по крайней мере, люди могут с этим согласиться. "Причинно-следственный порядок вещей – это то, о чем время", – говорит Эйххорн.

С данной точки зрения существование времени можно интерпретировать как необходимое предварительное условие для Вселенной, в которой  одни вещи ведут к другим вещам, в том числе к разумной жизни, которая может задавать вопросы, например, "что такое время?". Кроме того, сущность времени загадочна. Например, почему вещи могут влиять на другие вещи только в одном направлении во времени, но в нескольких направлениях в трех измерениях пространства.

Большинство физических теорий, от законов движения Исаака Ньютона до квантовой механики, обходят такие вопросы. В этих теориях время является "независимой переменной", относительно которой изменяются другие вещи, но которая не может быть изменена ничем другим. В этом смысле время существует вне физики, как удары метронома вне Вселенной, под которые разыгрывается все, что внутри нее.

Теории относительности Альберта Эйнштейна, разработанные в начале 20-го века, выбросили такие неземные понятия из бочки. В теории относительности время – физическая, динамическая вещь, слитая с пространством и образующая пространство-время – ткань самой Вселенной. Пространство-время не абсолютно, а относительно, искривлено движением и гравитацией. Если вы путешествуете быстро или находитесь в сильном гравитационном поле, оно замедляется.

Относительность времени имеет далеко идущие последствия. Поскольку нет единственного способа определить его прохождение, нет и единственного способа определить "сейчас". Эйнштейн пришел к выводу, что прошлое, настоящее и будущее должны существовать одновременно, и эта картина, известная как блочная Вселенная, полностью противоречит нашим интуитивным представлениям.

.................................................................................................................

Делая время частью физической ткани Вселенной, которая, насколько мы можем судить, началась в результате Большого взрыва около 13,8 миллиардов лет назад, общая теория относительности Эйнштейна подразумевает, что само время имело начало, и, возможно, имеет конец. Не может быть вечного тиканья метронома вне Вселенной, как предполагает квантовая теория, потому что такой источник должен существовать вне пространства и самого времени. Это создает в настоящее время непреодолимую пропасть между теорией относительности и квантовой теорией. Пытаясь пересечь её, исследователи, такие как Эйххорн, надеются продвинуться к более единой картине физики, которая должна была бы иметь совершенно иное представление о времени.

Многие теории квантовой гравитации предполагают, что если бы вы могли приблизиться к ткани пространства-времени Эйнштейна очень близко, к мелкозернистому уровню, известному как шкала Планка, вы бы обнаружили подструктуру – своего рода квантовую пикселизацию. Что открыло бы совершенно новые перспективы. "Вполне возможно, что квантовая структура пространства и времени отличается в присутствии материи, чем если бы вы просто думали о какой-то вселенной, которая содержит только пространство и время", – говорит Эйххорн.

Не все думают, что нам нужно зайти так далеко. Некоторые видят способ найти природу времени в лучшем понимании квантовой теории. Или, возможно, время само по себе является миражом. Как цвет или рисунок листа дерева, время может быть чем-то неважным ...

В конце концов, мы никогда не измеряем само время, а скорее регулярные изменения – будь то смена времен года, колебания маятника или колебания атома цезия – которые мы реконструируем в некую таинственную вещь, которую называем "время".

"Это то, что мы видим, и это, кажется, существует. Возможно, это не имеет значения для космоса ... "

Philip Ball. A rethink of cause and effect could help when things get complicated = Переосмысление причины и следствия может помочь, когда все становится сложно. New Scientist. May 25, 2022.

Некоторые ученые настаивают на том, что причина всех вещей существует на самом фундаментальном уровне, даже в таких сложных системах, как мозг и человек. Что, если это не так?

На часах остались секунды, а счет 0-0. Внезапно полузащитник захватывает мяч и делает идеальный пас, разрезающий оборону, прежде чем нападающий забивает мяч в нижний угол, чтобы выиграть игру. Этот момент будет тщательно изучен в послематчевом анализе. Но может ли кто-нибудь действительно сказать, почему победители победили?

Одно можно сказать наверняка: очень немногие приписали бы победу квантовой механике. Но разве это, в конце концов, не все? Физик может утверждать, что объяснить происходящее с футбольным мячом, когда по нему бьют, взаимодействиями квантовых частиц – это все, что вам нужно. Но они признали бы, что, как и во многих других вещах, которые мы стремимся понять, слишком много всего происходит в описании на уровне частиц, чтобы извлечь реальное понимание.

Выявление того, что является причиной чего в сложных системах, является целью большей части науки. Хотя мы добились поразительного прогресса, разбивая вещи на более мелкие компоненты, этот "редукционистский" подход имеет ограничения. От роли генетики в болезнях до того, как мозг производит сознание, мы часто с трудом пытаемся объяснять крупномасштабные явления, исходя из микромасштабного поведения.

Теперь некоторые исследователи предлагают нам уменьшить масштаб и посмотреть на картину в целом. Создав новый способ измерения причинно-следственной связи, они утверждают, что во многих случаях причины вещей обнаруживаются на более грубых уровнях системы. Если они правы, этот новый подход может раскрыть новые идеи о биологических системах и новых способах вмешательства – скажем, для предотвращения болезней. Это могло бы даже пролить свет на спорный вопрос о свободе воли ...

Abigail Beall. Why does time only move forwards? Possibly just because we’re ignorant = Почему время движется только вперед? Возможно, просто потому, что мы невежественны. New Scientist. November 17, 2021.

Односторонний поток времени – одна из величайших загадок физики. Возможно, мы видим причины и следствия только потому, что наша информация о реальности неполна.

К тому времени, когда вы закончите читать это, вы станете на пару минут старше. Надеюсь, вы не пожалеете об этих минутах, потому что их уже не вернуть. Время, как известно, движется для нас только в одном направлении. Однако на вопрос, почему, нет простого ответа.

Поиск стрелы времени в основных микроскопических законах физики, безусловно, ничего не дает. Они не дают нам оснований думать, что атомы, молекулы и т. д. не могут двигаться вперед или назад во времени, подобно тому как они (и мы) свободно перемещаемся в трех измерениях пространства. Законы не делают различий между прошлым, настоящим и будущим или между причиной и следствием.

"Это различие становится актуальным только в макроскопическом мире, где наша неполная информация о точной физической конфигурации системы приводит к тому, что мы воспринимаем стрелу времени и ставим сначала причины, а потом следствия", – говорит физик Шон Кэрролл из Калифорнийского института технологии.

Здесь речь идет об энтропии – мере количества беспорядка в системе, определяемой как количество различных микроскопических конфигураций, которые она может иметь без изменения своего макроскопического или общего внешнего вида. Например, ящик с горячим газом обладает высокой энтропией – огромным количеством эквивалентных конфигураций с разными положениями и скоростями для каждого атома или молекулы. У человека, однако, низкая энтропия – попробуйте слишком сильно переконфигурировать нас, и все быстро начнет разваливаться ... 

Benjamin Skuse. When time runs backwards: What thermodynamics can tell us about life = Когда время бежит вспять: что термодинамика может рассказать нам о жизни. New Scientist. June 9, 2021.

Второй закон термодинамики, который дает нам стрелу времени, обычно нарушается в самых малых масштабах – понимание, которое уже дает новые ключи к некоторым великим тайнам биологии.

Сидя с другом в кафе, вы заказываете капучино, а ваш приятель заказывает молочный коктейль. Но когда вы делаете глоток кофе, вы видите бурлящий кипящий пар, поднимающийся из кружки с нарастающей скоростью. Удивленный, вы поднимаете голову, чтобы рассказать об этом своему другу, но тут же останавливаетесь: его язык прилип к замороженному молочному коктейлю. В ужасе и смятении вы оба бежите к своей машине и заводите двигатель, но затем замечаете, что указатель уровня топлива поднимается вверх – ваш двигатель всасывает тепло и выхлопные газы и превращает их в бензин и воздух.

Такого никогда не было и почти наверняка никогда не будет. Но ключевое слово здесь "почти". Хотя процессы, связанные с обменом энергией, не ведут себя так в масштабе нашего повседневного опыта, на уровне атомов и молекул они могут идти и действительно идут в обратном направлении.

Физики впервые признали возможность такого рода нарушения поступательного течения времени более века назад. Однако только недавно мы начали понимать, что это может означать для многих критических процессов, лежащих в основе самой жизни.

Наше растущее понимание того, что движет – и ограничивает – эти процессы, не только переворачивает с ног на голову традиционные представления об энергии, но и раскрывает новые подсказки, касающиеся сложных вопросов о биологии человека, в том числе о том, как возникают некоторые неврологические заболевания. Теперь исследователи даже нацелились на применение этих идей для понимания одной из величайших загадок – происхождения жизни ...

Anna Demming. Could we ever go back in time? Relativity does not rule it out = Можем ли мы когда-нибудь вернуться в прошлое? Относительность не исключает этого. New Scientist. June 15, 2022.

Физика, призванная объяснить стрелу времени, не так проста, как вы могли бы подумать, и в проходимых червоточинах общая теория относительности Эйнштейна в принципе предлагает пути в прошлое.

Но как бы нам ни хотелось, мы не можем вернуться в прошлое. Это просто наша нынешняя реальность, или направление времени определяется законами Вселенной?

Одним из ключей к объяснению стрелы времени является второй закон термодинамики, утверждающий, что энтропия – грубо говоря, мера беспорядка в системе – всегда имеет тенденцию к увеличению. Если вы не поместите работу в систему для поддержания порядка, например, уборки в спальне, все станет еще более грязным.

Хотя большинство физиков согласны с тем, что существует связь между энтропией и стрелой времени, вопрос о том, как они соотносятся, остается спорным. Некоторые физики думают, что возрастающая энтропия дает времени его стрелу, в то время как другие говорят, что стрела – всего лишь иллюзия. Другие думают, что нам не хватает базового понимания времени и, возможно, объединение квантового и классического миров вместе приведет нас к новому способу мышления о времени. Некоторые теории полностью исключают энтропию из представления о времени.

Тогда как на макроуровне энтропия и законы термодинамики каким-то образом объясняют, почему все идет в одном направлении, стрела времени на малых масштабах долгие годы оставалась загадкой. На самом деле микроскопические взаимодействия могут происходить и происходят как в прямом, так и в обратном направлении. Нам это может показаться странным. "Наша интуиция относительно времени имеет тенденцию быть очень плохой, – говорит Гэвин Крукс из Калифорнийского университета в Беркли, – потому что мы как бы укоренены в нем".

Но Крукс показал, что энтропия играет роль и в малых масштабах. Возьмите любую химическую реакцию ...

Graham Lawton. How long does evolution take? It happens on two different timescales = Сколько времени занимает эволюция? Это происходит в двух разных временных масштабах. New Scientist. June 15, 2022.

Чтобы понять тот факт, что адаптация может произойти быстро, а настоящие эволюционные изменения, кажется, длятся вечность, биологи предполагают, что эволюция идет по двум очень разным часам.

По меркам человеческой жизни само время головокружительно длинное. Если бы вы сжали все 4,5 миллиарда лет существования Земли в 24-часовой период, каждую минуту проходило бы более 3 миллионов лет. Динозавры вымрут в 23:39 и 48 секунд. История человечества начнется за две десятых секунды до полуночи.

Огромные временные рамки в прошлом Вселенной противоречат интуиции. Даже когда пионеры геологии и эволюционной биологии безоговорочно доказали, что Земля очень и очень древняя, все еще считалось, что ей не более нескольких десятков веков. Некоторые люди до сих пор цепляются за это убеждение.

Чарльз Дарвин, как обычно, опередил свое время. Он понял, что нескольких тысяч лет было недостаточно, чтобы постепенно превратить, скажем, примитивную рыбу в райскую птицу или крошечный сорняк в могучий дуб. Как он писал в "Происхождении видов", "мы не видим ничего из этих медленных изменений в процессе, пока рука времени не обозначила длинный промежуток веков".

Это было доминирующим мнением в течение долгого времени, говорит Мэтью Пеннелл из Университета Британской Колумбии (Канада). Действительно, биологов беспокоило, что скорость эволюции была слишком низкой, чтобы объяснить буйство биоразнообразия, которое они наблюдали в мире. Однако теперь проблема перевернулась с ног на голову. "За последние 30 лет мы обнаружили, что эволюция в малых временных масштабах слишком быстра, чтобы объяснить модели разнообразия в более длительных временных масштабах ... "

Helen Thompson. How do we sense time? The brain cells that order our memories = Как мы чувствуем время? Клетки мозга, которые упорядочивают наши воспоминания. New Scientist. June 15, 2022.

Недавние исследования показывают, что нет ни одной части мозга, предназначенной для измерения продолжительности, в отличие от таких чувств, как вкус и обоняние. Вместо этого течение времени отслеживается сетью "клеток времени" ("ячеек времени").

Вы когда-нибудь заходили на кухню в тот самый момент, когда духовка издавала звуковой сигнал, говорящий о том, что ваш ужин готов? Большинство из нас может с поразительной точностью оценивать течение времени благодаря сложной сети нейронных механизмов. За последние пять лет наше понимание этих процессов быстро расширилось, и стало ясно, что в нашем мозге нет единого хронометриста. Не существует и определенного нервного пути, связанного со временем, как для других чувств, таких как обоняние или зрение.

Некоторый хронометраж происходит бессознательно – наши тела имеют циркадные ритмы, которые помогают биологическим процессам происходить в нужное время суток ...  Но механизмы в нашем мозге также способствуют нашей способности ощущать течение времени.

Начнем с "клеток времени". Они находятся в гиппокампе – области мозга, отвечающей за память,  – и были впервые обнаружены у крыс в 2018 году. Недавно они были также идентифицированы у людей ... 

Для того, чтобы понять, что делают клетки времени, сначала нам нужно рассмотреть "клетки места" – клетки мозга, которые отмечают, где в пространственной среде находится животное. Если животное идет по линейному туннелю, клетки места будут срабатывать линейным образом. Ячейки времени делают что-то подобное, но для течения времени ...

Catherine de Lange. Can we live without time? Not if we value a solid sense of self = Можем ли мы жить без времени? Нет, если мы ценим твердое чувство себя. New Scientist. June 15, 2022.

Отказ от искусственного света и жизнь в соответствии с естественным циклом солнечной активности могут принести много пользы для вашего здоровья. Но когда вы теряете какое-либо чувство времени, вы рискуете потерять и себя.

С момента, когда утром звенит будильник, нашей жизнью управляет время. Любой, кто жаждет сбежать от ежедневной рутины, может начать задаваться вопросом: что произойдет, если вы бросите свои часы и попытаетесь жить без времени вообще?

Наши тела эволюционировали, чтобы синхронизироваться с вращением Земли вокруг своей оси, и эта тесная связь жизненно важна для нашего здоровья. Дневной свет попадает на специализированные клетки сетчатки наших глаз, которые посылают сигналы о времени суток главным часам в мозге. Это, в свою очередь, регулирует тиканье множества часов в клетках и органах по всему телу, заставляя нас работать как единое целое.

Имея доступ к искусственному свету, многие из нас бодрствуют, когда наши мозг и тело ожидают сна, погружая тело в несогласованный хаос. Доказательства того, почему это плохие новости, можно найти у работников ночной смены. Этот тип работы настолько вреден для нашего здоровья, что за последние несколько лет не один отчет классифицировал работу в ночную смену как "вероятно канцерогенную". Это также связано с повышенным риском диабета 2 типа, сердечных заболеваний, инсульта, проблем со сном и депрессии. Уровень разводов в этой группе также высок. Отказ от часов, вероятно, был бы полезен для вашего здоровья и, возможно, даже для ваших отношений, если вы также покончили с искусственным освещением и следовали природным часам дня и ночи.

Но чтобы по-настоящему ощутить жизнь без времени, нужно вообще отказаться от солнечного света ...

David Robson. Why does time fly or drag? How emotions warp our temporal perceptions = Почему время летит или тянется? Как эмоции искажают наше временное восприятие. New Scientist. June 15, 2022.

Ощущаемое время может ускоряться и замедляться в зависимости от обстоятельств, потому что наше восприятие продолжительности неразрывно связано с психическими состояниями, вызванными нашими физиологическими реакциями на мир.

Когда мы были детьми, короткие промежутки времени представляли гораздо большую часть нашей жизни по сравнению с тем, когда мы стали  старше. Это может привести к тому, что пятилетнему ребенку покажется, что год – невыносимое время ожидания Рождества, тогда как для взрослого 365 дней пролетают незаметно.

Но в наших загадочных сокращениях времени есть нечто большее. Некоторые из них находятся в мозге. Адриан Бежан из Университета Дьюка в Северной Каролине говорит, что с возрастом скорость обработки информации в мозге снижается из-за большей сложности наших нейронных сетей, что означает, что сигналы проходят большие расстояния. Наш стареющий мозг улавливает меньше информации в секунду, поэтому упаковывает меньше временной информации в один блок времени или "эпизод". Это может создать иллюзию того, что время ускорилось ... 

От момента к моменту наше эмоциональное состояние также может влиять на то, как мы воспринимаем течение времени. Кажется, что оно  летит, когда вам весело, и тащится, когда вам скучно. Это может быть связано с тем, как наше тело обрабатывает время. Теория "воплощенного познания" говорит, что именно обработка физических ощущений создает наше восприятие окружающего мира, включая наше ощущение времени. В конце концов, тело имеет множество ритмов – от биения сердца до голода в нашем желудке ...

Daniel Cossins. How do we make the most of our time? The power of confronting death = Как мы максимально эффективно используем свое время? Сила противостояния смерти. New Scientist. June 15, 2022.

Уникальное осознание нашим видом собственной смертности может создать мучительное чувство, что мы тратим впустую свое время, но опора на тот факт, что наше время ограничено, может изменить наш подход к жизни.

Независимо от того, отсчитывается ли оно по движению солнца по небу или по атомным часам, время – это то, из чего мы стремимся извлечь максимальную пользу перед смертью. Это может происходить из-за нашего уникального осознания того, что мы неизбежно умрем, что дает нам ноющее чувство, что мы тратим впустую то немногое время, которое у нас есть.

Согласно некоторым психологическим теориям, подсознательные страхи перед смертью управляют большей частью человеческого мышления и поведения. "Идея состоит в том, что нас бы захлестнул экзистенциальный ужас, если бы у нас не было способа справиться с ним",  – говорит Шелдон Соломон, психолог из колледжа Скидмор в Саратога-Спрингс, Нью-Йорк. И мы справляемся с этим, как гласит идея, делая вещи, которые придают нашей жизни смысл и ценность ...  Соломон  приходит к поразительному выводу: все мы всего лишь "встревоженные мясные марионетки, успокоенные культурно сконструированными банальностями". Но хотя Соломон и его коллеги показали, что тонкие напоминания о смерти заставляют людей с большей вероятностью цепляться за свое собственное мировоззрение и дискриминировать чужаков, в этом осознании неизбежности смерти есть и светлая сторона.

Когда товар воспринимается как дефицитный, он становится более ценным, и нет причин думать, что для времени что-то другое. В частности, исследования показывают, что, когда люди сознательно размышляют о смерти, они могут повысить свою самооценку, стать более социально альтруистичными и более открытыми для нового опыта.

Новые впечатления, в свою очередь, могут помочь нам насладиться временем ...

Richard Webb. Will time ever end? The answer lies in the death throes of the cosmos = Время когда-нибудь закончится? Ответ кроется в предсмертных муках космоса. New Scientist. June 15, 2022.

Вселенная может встретить свой конец в результате сильного замораживания, большого сжатия или большого разрыва. Но закончится ли время с гибелью космоса, зависит от того, реально ли оно в конце концов.

Чтобы подойти к вопросу о конце времени, давайте сначала посмотрим в другую сторону, на его начало. Около 13,8 миллиардов лет назад началась наша Вселенная, которая когда-то считалась вечной и неизменной. Пространство и время возникли спонтанно, из ничего, в результате Большого взрыва. Только мы не знаем наверняка, что именно произошло. Это экстраполяция, основанная на уравнениях общей теории относительности – теории гравитации Альберта Эйнштейна – и наших наблюдениях за Вселенной, которая на протяжении миллиардов лет расширялась и охлаждалась из чего-то более плотного и горячего.

Наши наблюдения возвращают нас примерно на 380 000 лет назад после предполагаемого начала, когда Вселенная достаточно остыла для образования первых атомов, посылающих радиацию в космос. Сегодня мы слышим это излучение как шипение космического микроволнового фона.

С теориями Эйнштейна мы можем вернуться еще дальше, к первой микросекунде, когда весь наблюдаемый космос был размером с нашу Солнечную систему ...  Достаточно отмотать уравнения Эйнштейна назад, и вы окажетесь в "сингулярности" с бесконечной температурой и плотностью, что кажется физической чепухой. Неужели время – все – действительно началось тогда?

Ответ на этот вопрос может зависеть от того, куда, по вашему мнению, движется Вселенная. "Есть пара возможностей", – говорит Кэти Мак из Университета штата Северная Каролина, автор книги "Конец всего (с точки зрения астрофизики)". "Экспансия может продолжаться вечно, а может остановиться и развернуться ... "

Julian Barbour. Did time flow in two directions from the big bang, making two futures? = Время текло в двух направлениях от Большого взрыва, создавая два будущего? New Scientist. March 3, 2021.

Почему время течет только вперед – одна из величайших загадок физики. Новая идея предполагает, что оно на самом деле пошло двумя путями от Большого взрыва – и, что еще более радикально, что время возникает не из энтропии, а из роста структуры.

Время движется вперед. Это настолько очевидно, что мы принимаем это как должное, и кажется, что это правило действует везде, куда бы мы ни посмотрели. Наблюдаемые явления всегда разворачиваются только в одном временном направлении. Мы становимся старше, а не моложе. Мы помним прошлое, а не будущее. Звезды, скорее, скапливаются в галактиках, а не рассеиваются, а радиоактивные ядра, скорее, распадаются, а не собираются.

Большой вопрос в том, откуда берется эта направленная вперед стрела времени? Наиболее популярное объяснение связано с энтропией. В этой картине течение времени, по сути, является проявлением неизбежной склонности Вселенной к беспорядку.

У меня другая идея, точнее две. Первая состоит в том, что время идет в обе стороны – что Большой взрыв – это не источник времени, а его средняя точка, из которой разыгрываются две части одной вселенной, двигаясь в противоположных направлениях. Мы никогда не сможем увидеть, как одно из них разворачивается в другом временном направлении, но, как я полагаю, оно существует как следствие фундаментального закона природы.

Моя вторая идея еще более радикальна и может изменить наше понимание самой природы времени. Последствия могут даже выйти за рамки классической физики, мира, который мы можем легко увидеть, и предложить новые ключи к квантовой природе гравитации – неуловимой теории, сочетающей общую теорию относительности с квантовой механикой ...

Miriam Frankel. Will we ever unite physics? Clocks in superposition could offer clues = Сможем ли мы когда-нибудь объединить физику? Часы в суперпозиции могут дать подсказки. New Scientist. June 15, 2022.

Физики давно стремились соединить общую теорию относительности и квантовую механику – теперь некоторые считают, что эксперименты, исследующие то, как каждая теория трактует время, наконец-то могут это осуществить.

У физики есть проблема. В общей теории относительности время переплетается с пространством. Это относительно, в зависимости от скорости или гравитации. Однако в квантовой механике время является абсолютом. Это гладкий фон, в который мы можем вставить наши уравнения. Как может время быть одновременно этими двумя конфликтующими вещами? "Решение проблемы времени – действительно ключевой вопрос, – говорит Эмили Адлам из Института философии Ротмана в Канаде. Если мы хотим объединить эти две несовместимые теории в теорию всего, что-то должно дать сбой.

Многие исследования направлены на решение данной проблемы. Некоторые рассматривают квантовые системы как относительные, как в общей теории относительности, в то время как другие рассматривают пространство-время как квантовое поле, фундаментальную сущность, из которой все состоит в квантовой механике. Теперь интерес вызывает новый подход. Он вдохновлен знаменитым мысленным экспериментом Шредингера с котом, в котором несчастный кот оказывается в ловушке в коробке, и который кажется одновременно и мертвым, и живым. Мы знаем, что частицы могут находиться в состоянии суперпозиции, занимая несколько состояний одновременно, пока мы их не измерим. Что, если бы эти частицы могли работать как часы?

Кьяра Марлетто и Влатко Ведрал из Оксфордского университета в Великобритании хотят провести эксперимент. "Это похоже на эксперимент с котом Шредингера, – говорит Марлетто, – но вместо кота у вас есть то, что, грубо говоря, действует как часы". Возьмем две массы, достаточно большие, чтобы взаимодействовать за счет гравитации, и никаких других сил – скажем, молекулы или крошечные алмазы. Поместим их в суперпозицию. Согласно общей теории относительности, каждое местонахождение массы в эксперименте соответствует разным пространствам-временам …  Гравитационно-индуцированное запутывание между двумя массивными частицами является достаточным доказательством квантовых эффектов в гравитации ... 

Об эксперименте на arXiv.

Rachel Nuwer. Inside the incredibly slow race to reinvent time = Внутри невероятно медленной гонки, чтобы заново изобрести время. New Scientist. August 19, 2020.

Новейшие атомные часы настолько ошеломляюще точны, что они переопределяют секунду. Вопрос теперь только в том, когда.

Часы Энтрю Ладлоу – это не обычный тикер. Запутанный клубок трубок, кабелей и лазеров, занимающий целую комнату в его лаборатории в Боулдере, штат Колорадо, является одним из лучших когда-либо созданных устройств для измерения времени. "Это Lamborghini среди атомных часов", – говорит он.

Yb-2 спроектирован с высокой точностью. Он должен измерять каждую прошедшую секунду так точно, чтобы не промахиваться в течение примерно 20 миллиардов лет – больше, чем возраст Вселенной. Ошеломляющий рубеж точности, на котором сейчас находится хронометраж.

Такие часы, как у Ладлоу, могли бы способствовать неслыханным технологическим инновациям. Они могли бы изменить наше понимание Вселенной, выявив недостатки в установленных законах физики и изменения фундаментальных констант природы, которые иначе было бы невозможно обнаружить. Но для таких метрологов, как Ладлоу, они поднимают еще более фундаментальный вопрос: не пора ли снова переопределить время?

Это может показаться странным, учитывая то, что является фундаментальным свойством Вселенной. Течение времени – загадка; многие физики даже предполагают, что это всего лишь иллюзия. Но часы – наше собственное изобретение. Определим его основные единицы – часы, минуты и секунды, которые разбивают сутки. Они начинались как подразделения времени, которое требуется Земле, чтобы вращаться вокруг своей оси. Действительно, когда астроном Христиан Гюйгенс изобрел маятниковые часы в 17 веке, секунда прочно утвердилась как 1/86400 солнечных суток ...

Miriam Frankel. What the thermodynamics of clocks tell us about the mysteries of time = Что термодинамика часов говорит нам о тайнах времени. New Scientist. December 21, 2022.

Удивительные новые идеи о странной физике, лежащей в основе работы часов, могут изменить наше понимание стрелы времени и намекнуть на то, как время работает в квантовом масштабе.

Столетие назад два интеллектуальных гиганта встретились, чтобы обсудить природу времени. Одним из них был французский философ Анри Бергсон. Он считал, что время – это нечто большее, чем то, что можно измерить часами, зафиксировать с помощью математики или объяснить с помощью психологии. Он утверждал, что то, как мы это переживаем, с продолжительностью и направлением, может быть раскрыто только через философию.

Оппонент Бергсона, физик по имени Альберт Эйнштейн, не согласился. После разработки своей теории относительности он считал, что время – это физическая сущность, отдельная от человеческого сознания, которая может ускоряться или замедляться. Эйнштейн считал, что время переплетено в пространстве в статичном космосе, называемом блочной Вселенной, в которой нет четкого прошлого, настоящего или будущего.

Спустя почти 100 лет вопрос о том, почему время, которое мы воспринимаем, так отличается от времени, постулируемого в физике, все еще горячо обсуждается. Теперь новые подсказки позволяют предположить, что устройства, которые мы используем для измерения времени, могут иметь решающее значение для получения ответа.

Эти подсказки связаны с тем фактом, что в общей теории относительности часы включены в теорию как совершенные идеализированные объекты с гладкими показаниями, которые точны независимо от того, насколько сильно вы увеличиваете масштаб, хотя на самом деле они совсем не такие. "Часы – это физические вещи, состоящие из физических систем, поэтому мы как бы понимаем, что идеализация не может быть правильной", – говорит Эмили Адлам из Института философии Ротмана в Западном университете в Канаде. "Более реалистичное понимание часов может в конечном итоге стать ключом … "

Joshua Howgego. Jun Ye interview: What use is the world's most accurate clock? = Интервью с Джун Йе: Какая польза от самых точных часов в мире? New Scientist. June 15, 2022.

Самые передовые атомные часы не просто показывают время – вскоре они могут стать настолько смехотворно точными, что их можно будет использовать для обнаружения гравитационных волн и проверки пределов теории относительности.

Джун Йе – физик китайско-американского происхождения из Объединенного института лабораторной астрофизики (JILA), Национального института стандартов и технологий и Университета Колорадо в Боулдере, работающий в основном в области атомной, молекулярной и оптической физики.

Йе уже 20 лет работает над совершенствованием дизайна атомных часов, эталона часов. Он говорит, что версии, подобные его, могут помочь нам поймать больше гравитационных волн, проверить фундаментальные константы природы и, возможно, довести общую теорию относительности до предела.

Джошуа Хаугего: Как сделать атомные часы?

Джун Йе: Люди делают атомные часы уже много десятилетий. Традиционный способ заключается в том, чтобы направлять микроволны на атомы, такие как цезий или рубидий, чтобы заставить их электроны переключаться из одного квантового состояния, известного как спин, в другое через равные промежутки времени. Это переворачивание – тиканье часов. В часах, которые я делаю, принцип тот же. Но мы используем лазерный свет и освещаем им атомы стронция, так что электроны совершают энергетические переходы между двумя стабильными орбиталями – и все.

Джошуа Хаугего: Насколько хороши ваши часы?

Джун Йе: Есть три важных показателя эффективности. Во-первых: насколько точны ваши часы или насколько хорошо вы можете измерять время? Второе: насколько это воспроизводимо? Это относится к тому, можете ли вы получить такое же измерение через день, неделю, год. Третье: насколько это точно? Можно ли согласиться с этим временем после того, как все систематические эффекты были должным образом учтены? Это сильно отличается от точности ...

Stephon Alexander, Salvador Almagro-Moreno. Is life the result of the laws of entropy? = Является ли жизнь результатом действия законов энтропии? New Scientist. June 11, 2022.

На заре времен Вселенная возникла в результате Большого взрыва, положившего начало цепи событий, которые привели к слипанию субатомных частиц в атомы, молекулы и, в конце концов, в планеты, звезды и галактики, которые мы видим сегодня. Эта цепочка событий также привела к нам, хотя мы часто рассматриваем жизнь и формирование Вселенной как отдельные или "непересекающиеся магистерии", если воспользоваться выражением биолога Стивена Джея Гулда.

Для космологов сложные системы, такие как жизнь, кажутся малозначительными для проблем, которые они пытаются решить, например, связанных с Большим взрывом или стандартной моделью физики элементарных частиц. Точно так же для биологов жизнь находится в биосфере, которая не связана с событиями грандиозной Вселенной. Но так ли это?

Известные ученые, включая Джона фон Неймана, Эрвина Шредингера, Клода Шеннона и Роджера Пенроуза, придерживались идеи, что, глядя на жизнь и Вселенную в тандеме, можно сделать выводы.

Взгляды физика Эрвина Шредингера были особенно интересны, поскольку его смелые предположения и предсказания в области биологии оказали огромное влияние. В 1943 году он прочитал серию лекций в Дублинском Тринити-колледже, которые впоследствии были опубликованы в небольшой, но мощной книге под названием "Что такое жизнь?". В ней он размышлял о том, как физика может объединиться с биологией и химией, чтобы объяснить, как жизнь возникает из неживой материи.

Шредингер считал, что те же самые законы физики, которые описывают звезду, должны объяснять сложные процессы метаболизма в живой клетке. Он знал, что физики его времени было недостаточно, чтобы объяснить некоторые остроумные экспериментальные открытия, которые уже были сделаны в отношении живых клеток, но он продолжал, несмотря ни на что, пытаясь использовать физику, которую он знал, для объяснения биологии.

Он сказал, что квантовая механика должна играть ключевую роль в жизни, поскольку она необходима для того, чтобы сделать атомы стабильными и дать им возможность связываться с молекулами материи, как живой, так и неживой. Для неживой материи, такой как металл, квантовая механика позволяет молекулам организовываться интересными способами, такими как периодические кристаллы – решетки молекул с высокой степенью симметрии. Но он считал, что периодичность слишком проста для жизни; вместо этого он предположил, что живая материя управляется апериодическими кристаллами. Он предположил, что этот тип неповторяющейся молекулярной структуры должен содержать "код-сценарий", который порождал бы "всю схему будущего развития индивидуума и его функционирования в зрелом состоянии". Другими словами, он натолкнулся на раннее описание ДНК.

Подход со стороны

Еще до Шредингера биологи пришли к идее гена, но это была всего лишь неопределенная единица наследственности. Сегодня идея о том, что гены управляются кодом, который программирует структуры и механизмы клеток и определяет судьбу живых организмов, кажется настолько знакомой, что кажется здравой. Тем не менее, как именно это достигается на молекулярном уровне, биологи до сих пор не знают. Что особенно примечательно, так это то, что Шредингер использовал рассуждения, вытекающие из квантовой механики, для формулировки своей гипотезы. Он был аутсайдером в биологии, и это, естественно, заставило его привнести другой подход.

................................................................................................................

Между живыми системами и космологией существует скрытая взаимозависимость, как показано в некоторых наших публикациях. Чтобы понять это, нам нужно поговорить об энтропии, мере беспорядка, и о том, как она течет во Вселенной, как в биологическом, так и в космологическом масштабах.

В ранней Вселенной, до того, как появились звезды и планеты, пространство в основном было заполнено равным количеством излучения и материи. По мере того как эта смесь нагревалась и перемещалась, она становилась менее упорядоченной, и ее энтропия возрастала. Но по мере того, как Вселенная расширялась, она распределяла излучение и материю однородным, упорядоченным образом, снижая энтропию Вселенной.

По мере дальнейшего расширения и охлаждения Вселенной формировались сложные структуры, такие как звезды, галактики и жизнь. Второй закон термодинамики гласит, что энтропия всегда увеличивается, но эти структуры были более упорядочены (и, следовательно, менее энтропийны), чем остальная часть космоса. Вселенной это может сойти с рук, потому что области с более низкой энтропией сосредоточены внутри космических структур, в то время как энтропия во Вселенной в целом все еще увеличивается.

Мы считаем, что эта снижающая энтропию сеть структур является основной валютой для биосферы и жизни на планетах. Как сказал отец термодинамики Людвиг Больцман: "Всеобщая борьба за существование живых существ есть, следовательно, не борьба за сырье... и не за энергию, которая в изобилии существует в любом теле в виде теплоты, а борьба за энтропию, которая становится доступной благодаря переходу энергии от горячего солнца к холодной земле".

Эмерджентные явления

По мере того, как Вселенная отклоняется от однородности, засеивая и формируя структуры с более низкой энтропией, энтропия в других частях Вселенной продолжает расти. И энтропия также имеет тенденцию к росту внутри этих структур. Это делает энтропию или ее отсутствие ключевым игроком в поддержании космических структур, таких как звезды и жизнь; следовательно, для жизни здесь, на Земле, необходима ранняя безжизненная Вселенная с низкой энтропией. Например, наше Солнце излучает энергию, которая поглощается электронами растений на Земле и используется в функциях, необходимых им для жизни. Растения выделяют эту энергию в виде тепла, возвращая Вселенной больше энтропии, чем было поглощено.

К сожалению, с нашим нынешним пониманием физики трудно объяснить, почему энтропия была такой низкой в ранней Вселенной. Фактически, проблема низкой энтропии, которую мы требуем от Большого взрыва, является одной из основных проблем этой теории.

Биологическая сторона истории проистекает из исследований Сальвадором генетических и экологических факторов, которые заставляют популяции безвредных бактерий развиваться и превращаться в патогены. Решающее значение в этой истории имеет то, что это не просто вопрос генетического кода бактерий. Одна из мантр Сальвадора состоит в том, что жизнь – адаптивный феномен, реагирующий на постоянные и неожиданные изменения давления со стороны окружающей среды.

Это делает организм эмерджентным явлением, где его окончательная форма не содержится в отдельных частях, из которых он состоит, но на него может влиять ряд более крупных систем, к которым он принадлежит. Живые существа составляют сеть взаимодействий, опосредованных через окружающую среду. Живая система способна регулировать миллиарды клеток для поддержания своего общего функционирования. Кроме того, коллекции организмов принадлежат сети, называемой экосистемой, которая также поддерживает динамическое равновесие.

Это распространяется на сети в самых больших масштабах жизни. Идея о том, что Земля является саморегулирующейся экосистемой, была открыта совместно Джеймсом Лавлоком и Линн Маргулис в 1970-х годах и стала известна как гипотеза Гайи. Вывод для нас состоит в том, что поток отрицательной энтропии существует не только для отдельных живых существ, но и для всей Земли.

Солнце посылает бесплатную энергию на Землю, и через цепочку сложных взаимодействий энергия распределяется через сеть взаимодействий между живыми существами, каждое из которых полагается на нее для поддержания своей сложности перед лицом растущего беспорядка. Чтобы контекстуализировать роль жизни в рамках термодинамики, мы определяем эти порождающие порядок структуры (такие как клетка) как единицы негэнтропии (Units Of Negentropy, UONs). Но бесплатного обеда не бывает. Когда UONs высвобождают данную энергию обратно в окружающую среду, они в основном делают это в форме с более высокой энтропией, чем была получена.

Такая сверхъестественная параллель между живыми системами, UONs и эволюцией Вселенной может показаться совпадением, но мы предпочитаем не думать об этом таким образом. Вместо этого мы предполагаем, что это центральный организующий принцип эволюции космоса и существования жизни. Сальвадор назвал это энтропоцентрическим принципом, намекая на антропный принцип, который в своей сильной форме утверждает, что Вселенная идеально приспособлена для жизни, потому что законы природы кажутся для нее правильными ...

Однако проблема тонкой настройки может быть не такой серьезной, как кажется. В исследовании, проведенном Стефоном вместе с коллегами, он показал, что Вселенная может быть пригодна для жизни, даже если мы позволяем константам природы, таким как гравитация и электромагнетизм, изменяться, если они изменяются одновременно. Может быть, нам все-таки не нужен антропный принцип. С другой стороны, энтропоцентрический принцип поколебать труднее. Если бы Вселенная не смогла предоставить пути, которые позволили бы ей создать регионы с более низкой энтропией, то жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, не существовала бы. Это заставляет нас задаться вопросом: живем ли мы в космической биосфере или Вселенная является космической клеткой?

Авторы: Стефон Александер - физик-теоретик из Университета Брауна в Род-Айленде и Сальвадор Альмагро-Морено - молекулярный биолог из Университета Центральной Флориды.

Физика

Raphael Bousso, Arvin Shahbazi-Moghaddam. Singularities from entropy = Сингулярности от энтропии. Physical Review Letters, 128, 231301. June 9. 2022. В открытом доступе.

Принимая границу Буссо, авторы доказывают теорему сингулярности: если световые лучи, попадающие в гиперэнтропическую область, сжимаются, то по крайней мере один световой луч должен быть неполным. "Гиперэнтропия" означает, что энтропия области превышает энтропию Бекенштейна-Хокинга ...  Теорема устанавливает прямую связь между сингулярностями и квантовой информацией и применима даже в замкнутой вселенной. Например, в асимптотически де-Ситтеровском пространстве-времени сингулярность Большого взрыва можно диагностировать по присутствию слабого излучения в произвольно поздние моменты времени. В асимптотически плоском пространстве теорему Пенроуза можно восстановить, добавив мягкое излучение ...

Полученный результат [предполагает], что сингулярности – это реакция геометрии пространства-времени на присутствие слишком большого количества квантовой информации ...

Giacomo Giudice, Giuliano Giudici, Michael Sonner, Julian Thoenniss, Alessio Lerose, Dmitry A. Abanin, Lorenzo Piroli. Temporal entanglement, quasiparticles, and the role of interactions = Темпоральная запутанность, квазичастицы и роль взаимодействий. Physical Review Letters, 128, 220401. June 2, 2022. В открытом доступе.

В квантовой динамике многих тел, допускающей описание в терминах невзаимодействующих квазичастиц, можно точно проанализировать матрицу влияния Фейнмана-Вернона (IM), кодирующую влияние системы на эволюцию ее локальных подсистем. Для дискретной динамики темпоральная запутанность (TE) соответствующей IM удовлетворяет закону площадей, что предполагает возможность эффективного представления IM в терминах состояний матричного произведения. Возникает естественный вопрос, влияют ли интегрируемые взаимодействия, сохраняющие стабильные квазичастицы, на поведение TE. Тогда как простая полуклассическая картина предполагает сублинейный рост во времени, можно задаться вопросом, могут ли взаимодействия привести к нарушению закона площадей.

"Мы решаем эту проблему, анализируя квантовое подавление в семействе дискретной интегрируемой динамики, соответствующей троттеризации в реальном времени взаимодействующей XXZ-модели Гейзенберга. С помощью аналитического решения в дуально-унитарной точке и численных расчетов для общих значений параметров системы мы приводим доказательства того, что вдали от предела невзаимодействия TE демонстрирует логарифмический рост во времени, что нарушает закон площадей. Наши результаты подчеркивают нетривиальную роль взаимодействий и поднимают интересные вопросы о возможности эффективного моделирования локальной динамики взаимодействующих интегрируемых систем ... "

Ryusuke Hamazaki. Speed limits for macroscopic transitions = Ограничения скорости для макроскопических переходов. PRX Quantum, 3, 020319. April 27, 2022. В открытом доступе.

Представлена фундаментальная основа для определения ограничений скорости в процессах с макроскопическими переходами. Впервые показано, что скорость среднего значения наблюдаемой, заданной на произвольном графе, который может описывать общие системы многих тел, ограничена "градиентом" наблюдаемой, в отличие от обычных ограничений скорости, зависящих от всего диапазона наблюдаемой. Такая структура позволяет получить новые пределы квантовой скорости для макроскопической унитарной динамики. 37 страниц.

Ethan Siegel. Einstein was right. Flying clocks around the world in opposite directions proved it = Эйнштейн был прав. Летающие часы вокруг света в противоположных направлениях доказали это. Big Think. May 17, 2022.

Согласно теории относительности Эйнштейна, если вы переместитесь относительно другого наблюдателя и вернетесь к его исходной точке, вы состаритесь меньше, чем все, что остается неподвижным. Эйнштейн также говорит нам, что кривизна самого пространства, зависящая от силы гравитации в вашем местоположении, также влияет на то, как быстро или медленно идут ваши часы. Запуская самолеты как по вращению Земли, так и против него, и возвращая их всех в одну и ту же исходную точку, мы протестировали Эйнштейна как никогда раньше. Вот что мы узнали ...  Обзор: краткое описание проведенных экспериментов.

... Сегодня мы можем подтвердить составляющую движения в замедлении времени для таких низких скоростей, как скорость велосипедиста, и для перепадов высот в гравитационном поле на поверхности Земли, которые составляют всего 0,33 метра (около 13 дюймов). Концепция Вселенной Эйнштейна настолько резко отличалась от всего, что было до нее, что идеям специальной и общей теории относительности оказывалось огромное сопротивление, и она подвергалась критике на протяжении десятилетий. Но в конце концов результаты опытов и наблюдений, а не наши предубеждения, открывают окончательные истины природы. Вселенная действительно релятивистская, и измерение разницы в атомных часах, когда они летают по миру, – то, как мы действительно подтверждаем это в нашей повседневной жизни.

Danny Baker. The end of the universe = Конец Вселенной. Astrobites. May 30, 2022.

Говорят студенты. Дэнни Бейкер - студент бакалавриата Университета Коннектикута, для задания на курсе "Основы современной астрофизики", который преподает профессор Кара Баттерсби. В рамках курса студентам было поручено написать краткое изложение темы в астрономии в стиле астробитов. Дэнни занимается компьютерными науками, специализируясь как на астрофизике, так и на математике, надеясь объединить все три области, чтобы сделать новаторские открытия о Вселенной.

Огромная необъятность Вселенной – это то, что многим людям трудно понять. Вообразить это в сочетании с огромным количеством времени, которое оно имеет и будет продолжать иметь, может быть почти ошеломляющим. Как вы вообще начинаете понимать эти концепции? Когда вы все равно пытаетесь понять это, вы почти сразу же сталкиваетесь с довольно серьезными вопросами: как может быть бесконечное пространство? Как была создана Вселенная? И что более важно: чем это закончится? Хотя конец Вселенной, какой мы ее знаем, все еще очень неясен, есть четыре теории, которые стремятся приблизить нас к пониманию вышеупомянутой непостижимой концепции: тепловая смерть, Большое сжатие, Большой разрыв и распад вакуума …

Philip Ball. Physicists rewrite the fundamental law that leads to disorder = Физики переписывают фундаментальный закон, который ведет к беспорядку. Quanta. May 26, 2022.

Второй закон термодинамики является одним из самых священных во всей науке, но он всегда основывался на аргументах 19-го века, относящихся к вероятности. Новые аргументы прослеживают его истинный источник в потоках квантовой информации.

.......................................................................................................................

Тогда вы вынуждены говорить о вероятностях не потому, что в системе есть что-то, чего вы не знаете, а потому, что часть этой информации принципиально непознаваема. Таким образом, вероятности естественным образом возникают из-за запутанности ...  Вся идея получения термодинамического поведения с учетом роли окружающей среды работает только до тех пор, пока существует запутанность ...  В частности, все, что происходит с системой и окружающей средой, в принципе обратимо, как и следует из стандартной математической формулировки эволюции квантовой системы во времени.

......................................................................................................................

Один из наиболее универсальных способов понять новую квантовую версию термодинамики – обратиться к так называемым ресурсным теориям, которые говорят о том, какие преобразования возможны, а какие нет ...

Monisha Ravisetti. [Enter the general relativity rabbit hole: unraveling Einstein's theory that deconstructs space and time = Войдите в кроличью нору общей теории относительности: разгадка теории Эйнштейна, которая деконструирует пространство и время]. CNET. June 21, 2022.

Глубокое погружение в самую парадоксальную и запутанную, но элегантную и нерушимую теорию нашей Вселенной.

.....................................................................................................................

Время – иллюзия

В фильме Кристофера Нолана 2014 года "Интерстеллар" происходит что-то действительно странное, когда персонаж Мэтью МакКонахи, Купер, посещает планету, вращающуюся вблизи черной дыры.

"Семь лет в час здесь", – сказал он, прежде чем покинуть свой космический корабль. Это просто означало, что на каждый час на этой планете будет приходиться семь лет на Земле – и, конечно же, когда Купер вернется на Землю после нескольких часов исследований, пройдут десятилетия.

Вся эта драма была не чем иным, как общей теорией относительности. Точнее, замедлением времени.

Этот аспект общей теории относительности вступает в большую идею, которую также придумал Эйнштейн, называемую специальной теорией относительности. Мы не будем слишком углубляться в специальную теорию относительности, но вам нужно знать, что она говорит, что свет всегда движется с постоянной скоростью.

Свет в поезде, движущемся со скоростью 40 миль в час, будет двигаться с той же скоростью, что и свет в самолете, движущемся со скоростью 500 миль в час, и оба они будут двигаться с той же скоростью, что и свет, исходящий от звезды по другую сторону галактики. Когда вы принимаете во внимание пространственно-временной континуум, это приводит к некоторым странным вещам.

Подумайте еще раз о батуте. Нет шара для боулинга. Скажем, требуется 10 секунд, чтобы перекатить шарик на другую сторону. Хорошо, добавьте шар для боулинга. Теперь батут растянут. Катание шарика по этому искривленному батуту заняло бы, может быть, 12 секунд, чтобы учесть новую область.

С помощью этой аналогии вы можете увидеть, как более тяжелые объекты создают более массивную кривую и, следовательно, большую "площадь", по которой объект может двигаться. Но помните правило света? Свет должен всегда двигаться с постоянной скоростью, чтобы на него не могли повлиять варпы.

Но очевидно, что свет, проходящий через искривление пространства-времени, проходит большее расстояние, чем свет, проходящий через пустое пространство. Итак, если не скорость, то что изменится? Повозившись с уравнениями относительности, вы получите ответ: время.

Время изменяется, чтобы учесть постоянство скорости света.

Короче говоря, время движется медленнее, поскольку гравитационное поле в пространстве-времени становится сильнее. Несмотря на то, что это невероятно мизерная разница, у нас есть тому доказательство. После шестимесячного путешествия астронавты на МКС постарели на 0,007 секунды медленнее, чем если бы они были на Земле. Именно поэтому у нас есть атомные часы, которые могут объяснить замедление времени, например, влияющее на спутники GPS.

...............................................................................................................................

Эксперты снова и снова пытались найти изъян в уравнениях общей теории относительности Эйнштейна. И снова и снова они терпели неудачу ...

Автор – научный корреспондент, исследователь (молодой ученый). 

Scott Alan Johnston. Cosmic rays can help keep the world's clocks in sync = Космические лучи могут помочь синхронизировать мировые часы. Universe Today. May 15, 2022.

В мире существует надежная и точная система хронометража, которая регулирует наши часы. Человечество использует ее для всего, что мы делаем, от наших финансовых систем до спутниковой навигации, компьютерных и телефонных сетей и GPS. Но текущая система не идеальна и имеет уязвимые места для кибератак и сбоев. Учитывая важность точного хронометража для нашего общества (как фундаментальной основы жизни в 21 веке), эксперты всегда ищут способы улучшить систему. Исследователи из Токийского университета сделали большой шаг в этом направлении, разработав новый метод синхронизации времени, использующий преимущества космических лучей для калибровки мировых часов.

В хронометраже есть две большие проблемы. Во-первых, поддержание точности часов в течение длительного периода времени. На протяжении столетий люди становились все лучше и лучше в этом, от древних водяных часов до механических напольных часов с маятниковым приводом в девятнадцатом веке. Современные часы в основном работают с использованием ритмичных колебаний кварцевых кристаллов, хотя даже они не могут сравниться с точностью атомных часов, которые отсчитывают время, используя тот факт, что энергия, необходимая для изменения орбиты электрона вокруг атома, постоянна во всей Вселенной. С этими атомными измерениями последние и лучшие атомные часы теряют всего около одной секунды каждые десять миллионов лет.

Но вторая – и, возможно, более сложная проблема хронометража – убедиться, что несколько часов по всему миру согласуются друг с другом. Часы на борту спутников на орбите, подобные тем, которые мы используем для GPS, должны регулярно калиброваться по наземным атомным часам, чтобы работать стабильно (и они должны учитывать замедление времени, поскольку время на орбите движется иначе, чем здесь) ...  Именно эту проблему синхронизации профессор Хироюки Танака из Токийского университета надеется улучшить с помощью нового метода.

Танака называет этот метод CTS (Cosmic Time System), и он основан на датчиках, которые обнаруживают частицы, оставшиеся после столкновения космических лучей с атмосферой Земли. Космические лучи рассеиваются на высоте около пятнадцати километров, вызывая поток частиц, некоторые из которых достигают Земли, в том числе мюоны, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света. Устройства CTS в разных местах могут обнаруживать эти мюоны и использовать их для синхронизации друг с другом. Каждый мюонный поток имеет свою уникальную сигнатуру, позволяющую устройствам CTS идентифицировать отдельное событие и синхронизироваться друг с другом на основе этого события ...

С иллюстрациями.

Paul Sutter. The 'twin paradox' shows us what it really means for time to be relative = "Парадокс близнецов" показывает нам, что на самом деле означает относительность времени. Space. May 17, 2022.

... Давайте начнем с некоторых гипотетических близнецов, Алисы и Боба. Пока они остаются рядом друг с другом, их часы будут синхронизированы, и они будут стареть с одинаковой скоростью. Но если бы Боб сел на ракету и совершил кругосветное путешествие вокруг галактики со скоростью, близкой к скорости света, все было бы немного иначе. Для Боба в пути прошло, может быть, всего несколько месяцев или пара лет. Но в зависимости от того, как быстро он двигался, для Алисы это могли быть десятилетия или даже столетия.

Какой бы головокружительной ни была эта история, это не парадокс. Это именно то, чего требует физика специальной теории относительности: разные наблюдатели во Вселенной будут по-разному рассчитывать течение времени в зависимости от их скорости.

Так вот собственно парадокс. Во время путешествия Боб ничего не чувствует по-другому. Не похоже, чтобы он двигался в замедленном темпе или что-то в этом роде. Все кажется совершенно нормальным – настолько нормальным, что пока он не ускоряется, он даже не может сказать, что вообще движется.

Это решающий мысленный эксперимент, который помог Эйнштейну разработать специальную теорию относительности. Если вы движетесь с одинаковой скоростью (без ускорений и замедлений), невозможно сказать, движетесь ли вы сами или стоите на месте, а остальная Вселенная движется.

Вы когда-нибудь были в машине и видели, что машина рядом с вами едет задним ходом, и на мгновение вам показалось, что вы едете вперед? Ваш разум полагается на внешние сигналы, чтобы определить, находитесь ли вы в движении.

Итак, с точки зрения Боба, он стоит совершенно неподвижно, а Алиса (и вся Земля) убегает от него. Да, это звучит невероятно, но с точки зрения физики Боб не может увидеть разницу. По расчетам Боба, его часы идут нормально, а часы Алисы должны идти медленно. Так что, когда они снова встретятся, она должна быть моложе его, потому что для нее прошло не так много времени.

Но Алиса говорит то же самое о Бобе, потому что, по ее словам, она стоит на месте, а он движется.

Кто прав, Алиса или Боб? Это – настоящий парадокс.

Мы можем решить парадокс близнецов, взглянув на картину в целом. Пока Боб летит с постоянной скоростью, он и Алиса будут принципиально расходиться во мнениях относительно течения времени, и обе точки зрения будут правильными. Но чтобы они обменялись мнениями, Боб должен вернуться на Землю. Другими словами, ему нужно замедлиться, остановиться, развернуть свой корабль, разогнаться и вернуться домой.

Этот акт поворота оказывает большое влияние на счет времени Боба. Он будет делать что-то, что уводит его от его особой системы отсчета, не глядя на внешнюю вселенную, а проводя наблюдения внутри своей ракеты (вибрации двигателей и толчок его тела к полу при торможении ... ).

Из-за этой асимметрии точка зрения Боба уже не так верна, как точка зрения Алисы, и он больше не может утверждать, что стоит на месте, тогда как вселенная движется вокруг него. Когда он, наконец, вернется на Землю, он узнает, что он был путешествующим близнецом и что он был тем, кто двигался со скоростью, близкой к скорости света.

Математика специальной теории относительности говорит нам, насколько Алиса и Боб состарятся в их собственной системе отсчета, и та же самая математика показывает, что в конце концов они придут к согласию относительно чисел.

Gravitational lensing: Warping space-time to view exoplanets = Гравитационное линзирование: искривление пространства-времени для наблюдения за экзопланетами. Open Access Government. May 3, 2022

См. также: Это скопление галактик настолько массивно, что искривляет пространство-время. Hitechglitz.com. 26 июня 2022 г.

Используя эффект искривления пространства-времени гравитацией, называемый линзированием, исследователи из Стэнфордского университета изучают, как потенциально можно манипулировать этим явлением, чтобы создавать изображения, намного более совершенные, чем те, которые существуют сегодня.

Расположив телескоп, солнце и экзопланету на одной линии с солнцем посередине, ученые могли бы использовать гравитационное поле солнца для увеличения света от экзопланеты, когда она проходит мимо ... 

Benjamin Knorr. One-loop renormalization of cubic gravity in six dimensions = Однопетлевая перенормировка кубической гравитации в шести измерениях. Physical Review Letters, 128, 161301. April 20, 2022. В открытом доступе.

"Мы представляем полный набор универсальных однопетлевых бета-функций кубической гравитации в шести измерениях. Система допускает более 8000 различных фиксированных точек, из которых более 200 являются реальными. Некоторые из них могут иметь отношение к квантованию гравитации в физическом случае четырех измерений ... "

Udit Khanna, Yuval Gefen, Ora Entin-Wohlman, Amnon Aharony. Edge reconstruction of a time-reversal invariant insulator: compressible-incompressible stripes = Краевая реконструкция инвариантного изолятора с обращением времени: сжимаемые-несжимаемые полосы. Physical Review Letters, 128, 186801. May 2, 2022.

"Известно, что двумерные (2D) топологические электронные изоляторы порождают бесщелевые краевые моды, лежащие в основе низкоэнергетической динамики, включая электрический и тепловой перенос. Это было тщательно исследовано в контексте квантовых фаз Холла и инвариантных по отношению к обращению времени топологических изоляторов. Здесь мы изучаем край двумерной топологически тривиальной изолирующей фазы в зависимости от силы электронных взаимодействий и крутизны ограничивающего потенциала. При достаточно гладких удерживающих потенциалах на краю появляются чередующиеся сжимаемые и несжимаемые полосы. Наши результаты свидетельствуют о появлении бесщелевых краевых мод, которые могут привести к конечной проводимости на краю. Это предполагает новый сценарий нетопологического перехода металл-изолятор в чистых 2D-системах. Несжимаемые полосы появляются при соизмеримых заполнениях и могут проявлять нарушенную трансляционную инвариантность вдоль края в виде упорядочения волн зарядовой плотности. Они разделены бесструктурными сжимаемыми полосами ... "

Tanay Kibe, Ayan Mukhopadhyay, Pratik Roy. Quantum thermodynamics of holographic quenches and bounds on the growth of entanglement from the quantum null energy condition = Квантовая термодинамика голографических гашений и границы роста запутанности из условия квантовой нулевой энергии. Physical Review Letters, 128, 191602. May 9, 2022. В открытом доступе.

Квантовое условие нулевой энергии (QNEC) представляет собой нижнюю границу тензора энергии-импульса с точки зрения изменения энтропии запутанности подобласти вдоль нулевого направления. Чтобы получить представление о квантовой термодинамике систем многих тел, авторы изучают, ограничивает ли QNEC необратимое производство энтропии в гашениях, вызванных притоком энергии-импульса из бесконечной ванны без памяти в двумерных голографических теориях ...

Невидимые объекты из изотопных материалов. Научная Россия. 11 мая 2022 г.

В Институте прикладной физики РАН впервые разработана электродинамическая модель "невидимых" объектов из изотропных материалов – объектов, не искажающих электромагнитное поле произвольных источников монохроматического излучения за пределами поверхности объекта. Модель построена методами трансформационной оптики с использованием операции конформного преобразования трехмерного пространства ...

Francis-Yan Cyr-Racine, Fei Ge, Lloyd Knox. Symmetry of cosmological observables, a mirror world dark sector, and the Hubble constant = Симметрия космологических наблюдаемых, темный сектор зеркального мира и постоянная Хаббла. Physical Review Letters, 128, 201301. May 18, 2022.

... Темный сектор "зеркального мира" позволяет эффективно масштабировать скорости гравитационного свободного падения при соблюдении измеренной сегодня средней плотности фотонов. Дальнейшее построение модели может привести к согласованности с двумя еще не удовлетворенными ограничениями: предполагаемым изначальным содержанием дейтерия и гелия ...

Популярно на английском языке в Physics World ("Зеркальный мир темных частиц может объяснить космическую аномалию … ") и Popular Mechanics ("Ученые говорят, что невидимый зеркальный мир может расширять нашу Вселенную. Вселенная-двойник может воздействовать на нашу гравитацией, искажая наши космические расчеты ... "), а также на русском языке (Planet Today, Nashedeu и Гранит науки).

Arash Badie-Modiri, Abbas K. Rizi, Marton Karsai, Mikko Kivela. Directed percolation in temporal networks = Направленная перколяция во временных сетях. Physical Review Research, 4, L022047. May 25, 2022. В открытом доступе.

Связность и доступность во временных сетях, которые могут описывать распространение болезни, распространение информации или доступность системы общественного транспорта с течением времени, были одними из основных современных областей изучения сложных систем за последнее десятилетие. Однако, хотя теория изотропной перколяции успешно описывает связность в статических сетях, аналогичное описание еще не разработано для временных сетей. "Здесь мы решаем эту проблему и формализуем отображение концепции временной достижимости сети в теорию перколяции ... "

Manuel H. Munoz-Arias, Karthik Chinni, Pablo M. Poggi. Floquet time crystals in driven spin systems with all-to-all p-body interactions = [Кристаллы времени Флоке в управляемых спиновых системах со всеобщим взаимодействием в п-боди моделях]. Physical Review Research, 4, 023018. April 7, 2022. В открытом доступе.

" ... В этой статье мы рассмотрели простой протокол, где управляющий параметр гасится между значениями, соответствующими разным фазам ... "

Yang Peng. Topological space-time crystal = Топологический кристалл пространства-времени. Physical Review Letters, 128, 186802. May 4, 2022.

"Мы вводим новый класс неравновесных невзаимодействующих топологических фаз: топологические кристаллы пространства-времени. Это зависящие от времени квантовые системы, которые не имеют дискретных пространственных трансляционных симметрий, но вместо этого инвариантны относительно дискретных пространственно-временных трансляций. Подобно системам Флоке-Блоха, кристаллы пространства-времени могут быть описаны расширенным гамильтонианом в частотной области ... 

Такие кристаллы пространства-времени могут быть созданы из обычных кристаллов с дополнительным зависящим от времени приводом, который ведет себя как бегущая волна, движущаяся по кристаллу ... "

Koki Chinzei, Tatsuhiko N. Ikeda. Criticality and rigidity of dissipative discrete time crystals in solids = Критичность и жесткость диссипативных кристаллов дискретного времени в твердых телах. Physical Review Research, 4, 023025. April 8, 2022. В открытом доступе.

" ... В этой модели взаимодействие между спинами спонтанно нарушает трансляционную симметрию дискретного времени, приводя к диссипативному кристаллу времени, когда два ферромагнитных состояния попеременно переключаются каждым импульсом ... "

Vadim R. Munirov, Lazar Friedland, Jonathan S. Wurtele. Autoresonant excitation of space-time quasicrystals in plasma = Авторезонансное возбуждение пространственно-временных квазикристаллов в плазме. Physical Review Research, 4, 023150. May 25, 2022. В открытом доступе.

Вырезание пространственно-временного кристалла в плазме: теоретическая схема использует лазеры для создания пространственно-временных квазикристаллов в плазме – флуктуаций плотности, которые можно использовать в качестве дифракционных решеток для высокоинтенсивных лазерных импульсов. См. синопсис.

Phatthamon Kongkhambut, Jim Skulte, Ludwig Mathey, Jayson G. Cosme, Andreas Hemmerich, Hans Kessler. Observation of a continuous time crystal = Наблюдение за непрерывным кристаллом времени. Science. June 9, 2022.

Кристаллы времени классифицируются как дискретные или непрерывные в зависимости от того, нарушают ли они спонтанно дискретную или непрерывную симметрию трансляции времени. Тогда как дискретные кристаллы времени широко изучались в периодически управляемых системах, экспериментальная реализация непрерывного кристалла времени все еще находится на рассмотрении.

"Мы сообщаем о наблюдении фазы предельного цикла в диссипативной системе атом-полость с непрерывной накачкой, которая характеризуется возникающими колебаниями числа внутрирезонаторных фотонов. Фаза колебаний оказалась случайной для разных реализаций, и, следовательно, это динамическое состояние многих тел спонтанно нарушает симметрию непрерывного переноса времени. Кроме того, наблюдаемые предельные циклы устойчивы к временным возмущениям и, следовательно, демонстрируют реализацию непрерывного кристалла времени ... ". Научный отчет. Кратко на Phys.org.

Кристалл времени как макроскопическая квантовая система, находящаяся в периодическом движении в основном состоянии. В описываемых экспериментах два связанных кристалла времени, состоящие из магнонов, образуют макроскопическую двухуровневую систему.

Об этом исследовании на английском языке (ScienceAlert и SciTechDaily), а также на русском языке: Кристаллы времени впервые объединили в систему. МИР ТВ - наука и технологии. 2 июня 2022 г. и Хамадеев М. Физики превратили пару кристаллов времени в искусственный кубит. N+1. 7 июня 2022 г.

Популярно о кристаллах времени: Макаров В. Кристаллы времени были у нас под носом все эти годы. TechInsider. 3 марта 2022 г.

Грушина А. Рябь времени, или Когда физика лучше фантастики. Наука и жизнь, 2017, № 6.

" ... Интересная физика начинается там, где изменяется, а точнее, ломается симметрия ... "

См. также о кристаллах времени в предыдущих выпусках.

Siyu Huo, Yong Zou, Marcus Kaiser, Zonghua Liu. Time-limited self-sustaining rhythms and state transitions in brain networks = Ограниченные во времени самоподдерживающиеся ритмы и переходы состояний в сетях мозга. Physical Review Research, 4, 023076. April 27, 2022. В открытом доступе.

Для повышения эффективности мозговая сеть была разделена на различные когнитивные подсети. Каждая когнитивная подсеть представляет собой группу взаимосвязанных областей, функционирующих как цепь, и их коллективная динамика может вести себя как регулярное колебание, т. е. ритмы, измеряемые электроэнцефалограммой (ЭЭГ). Колебания мозга очень ритмичны. Многие эксперименты подтвердили связь между доминирующими мозговыми ритмами и физиологическими состояниями ...

Сети в состоянии покоя обычно демонстрируют ограниченные во времени самоподдерживающиеся колебательные паттерны (TLSOP) с характерными чертами многомасштабных ритмов и частым переключением между разными ритмами, но лежащие в их основе механизмы остаются неясными. "Чтобы раскрыть механизмы многомасштабных ритмов, мы представляем упрощенную модель реакции-диффузии распространения активации для воспроизведения TLSOP в реальных сетях мозга. Мы обнаруживаем, что воспроизведенные TLSOP действительно демонстрируют многомасштабные ритмы в зависимости от порога активации и изначально выбранных активирующих узлов. Чтобы понять частое переключение между различными ритмами, мы представляем подход доминирующих путей активации и обнаруживаем, что мультимасштабные ритмы могут быть разделены на отдельные ритмы, обозначаемые разными основными сетями, а переключение между ними может быть реализовано с помощью зависящего от времени порога активации. Далее, на основе микросостояний TLSOP, мы вводим понятие цикла возврата ["обратной петли"] для изучения распределения времени возврата микросостояний в TLSOP и находим, что оно удовлетворяет распределению Вейбулла. Затем, чтобы проверить его на реальных данных, мы представляем метод сдвига окна для преобразования непрерывного временного ряда в дискретный временной ряд с двумя состояниями и, что интересно, обнаруживаем, что распределение Вейбулла также существует в данных ЭЭГ и МРТ в состоянии покоя. Наконец, мы показываем, что время жизни TLSOP экспоненциально зависит от размера базовой сети и может быть объяснено теорией полных графов ... "

Isabelle Dume. Quantum effects help make DNA unstable = Квантовые эффекты делают ДНК нестабильной. Physics World. June 14, 2022.

Квантовые эффекты играют неожиданную до сих пор роль в создании нестабильности в ДНК – так называемой "молекуле жизни", которая обеспечивает инструкции для клеточных процессов во всех живых организмах. Этот вывод, основанный на работе исследователей из Университета Суррея в Великобритании, противоречит давним убеждениям, что квантовое поведение не имеет значения во влажной и теплой среде клеток, и может иметь далеко идущие последствия для моделей генетической мутации.

................................................................................................................

До сих пор считалось, что любое такое квантовое поведение должно быстро стираться в шумных условиях, преобладающих внутри клеток, и поэтому не будет играть никакой физиологической роли. Однако оказывается, что система ДНК настолько чувствительна к расположению водородных связей, что квантовые эффекты имеют значение. Действительно, даже крошечная перегруппировка пары протонов может повлиять на репликацию ДНК в макроскопическом масштабе ...

Биология и медицина

Яшлавский А. Ученые нашли способ обратить вспять старение: "Эффект Бенджамина Баттона". МК - Наука. 4 июня 2022 г.

" ... Мы считаем, что нашли главный переключатель управления, способ перевести часы назад ...  Тогда тело проснется, вспомнит, как себя вести, вспомнит, как регенерировать, и снова будет молодым, даже если вы уже стары и больны ... ". Об исследованиях лаборатории молекулярного биолога Дэвида Синклера, Гарвардская медицинская школа.

См. также: Caroline Delbert. Humans could live to be 150, science says. But that's absolutely the limit = Ученые утверждают, что люди могли бы жить до 150 лет. Но это абсолютный предел. Popular Mechanics. July 30, 2022.

Новое исследование показывает, что жесткий предел человеческой жизни составляет 150 лет. Главный фактор, ограничивающий продолжительность нашей жизни, – это потеря способности восстанавливаться после "неудачи" ...  Даже без серьезных проблем со здоровьем ваше тело в конечном итоге исчерпает энергию, чтобы помочь восстановиться даже после незначительных проблем. Краткий обзор. 

Steven Strogatz. How could life evolve from cyanide? = Как могла жизнь возникнуть из цианида? Quanta. June 1, 2022.

Как возникла жизнь на Земле? Стивен Строгац беседует с лауреатом Нобелевской премии биологом Джеком Шостаком и Бетюль Качар, палеогенетиком и астробиологом, чтобы лучше понять, как мы все сюда попали.

..............................................................................................................

Строгац: Ну, может, стоит поговорить о цианиде, раз уж вы упомянули об этом. Я уверен, что многие люди, слушающие это, будут в ужасе, думая, что цианид – это способ убить людей.

Шостак: Я думаю, что это одна из прекрасных ироний всей области, что лучшим исходным материалом для создания всех молекул жизни оказывается цианид.

Строгац: Это потрясающе. Хорошо, тогда расскажите нам об этом подробнее.

Шостак: Итак, на самом деле было известно, я думаю, снова возвращаясь к 60-м или, может быть, 70-м годам, что цианид имеет очень богатую химию, когда он начинает реагировать сам с собой. И был ключевой эксперимент, проведенный Джоаном Оро, который показал, что цианид может достаточно эффективно собираться для получения аденина. И многие люди работали над тем, чтобы перейти от цианида и родственных соединений к другим строительным блокам РНК.

Одна из проблем с цианидом заключается в том, что вы можете производить цианид в атмосфере, но он будет выливаться дождем на поверхность в виде очень разбавленного раствора. И это не очень полезно, вам нужен способ сконцентрировать его и сохранить. И это то, что на самом деле имеет замечательное, простое и эффективное решение, заключающееся в том, что вы можете улавливать цианид [с - ред.] железом в растворе, чтобы получить безопасное нетоксичное соединение, называемое ферроцианидом. Таким образом, в определенных типах озер со временем может накапливаться ферроцианид.

Итак, железо выходит из подземных вод. Цианид поступает из атмосферы. Они сочетаются в этих, пожалуй, мелководных озерах, прудах, чем угодно. Некоторые соли цианида могут выпадать в осадок и накапливаться в виде осадка. В любом случае, это идея. Итак, у вас есть огромный резервуар концентрированного цианида.

Строгац: Так что это на самом деле не так далеко от маленького пруда Дарвина, если я правильно понимаю.

Шостак: Идея в том, что теперь у вас есть твердый резервуар цианида в форме ферроцианида. Но теперь, как вы получаете доступ к этому, чтобы заниматься химией, верно? Так что есть разные сценарии, но в основном, когда вы нагреваете его – например, если есть удар от метеорита или если над ним течет лава, вы можете в основном преобразовать ферроцианид в ряд других соединений, которые, опять же, более реактивны. И теперь вы можете начать создавать более сложные молекулы.

Строгац: Значит, дело не только в том, что на него светит солнце, вы говорите, что вам нужно что-то вроде насилия. Вы говорите либо о метеорах, либо о кометах, либо о чем-то еще.

Шостак: Да, или, знаете, вулканы – да, мы думаем, что окружающая среда была вулканически очень активной. Итак, наличие, знаете ли, потоков лавы было бы чем-то очень распространенным. Это может преобразовать ферроцианид. Потом, да, позже, все остывает, идет дождь, растворяет эти соединения, снова в мелкое озеро, в пруд. Теперь мы немного приблизились к теплому прудику Дарвина. И теперь солнечный свет играет решающую роль, потому что необходимо много-много фотохимических реакций, по крайней мере, в химии Сазерленда, чтобы вывести вас на уровень нуклеотидов, аминокислот, липидов. [Примечание редактора: Шостак имеет в виду теории пребиотической химии, отстаиваемые Джоном Сазерлендом из Лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета и другими.] Но, по сути, идея состоит в том, что вы получаете все эти соединения из цианида.

.....................................................................................................................

Строгац: Одна из вещей, которые я нахожу действительно интригующей в вашей работе, это то, что кажется, что вы не только наблюдаете за тем, как ведут себя древние гены и их продукты, но также и за некоторыми из проведенных вами экспериментов, которые касались вопроса о том, как они могли развиваться в течение длительных периодов времени.

То есть, я имею в виду, похоже, что это связано с мысленным экспериментом, который однажды обсуждал Стивен Джей Гулд, где он представлял, как перематывает ленту жизни и позволяет эволюции воспроизводиться снова и снова, и он вроде как думал, что история жизни каждый раз получалось иначе. Как вы подошли к этому вопросу с помощью реальных экспериментов и что вы обнаружили?

Качар: Дебаты, которые Стив Джей Гулд инициировал в литературе относительно воспроизведения ленты жизни, определенно подпитывали многие мои ранние эксперименты. Мы не только реконструировали ранние компоненты механизма трансляции и встроили их внутрь бактерий, но я также поставила эволюционный эксперимент, чтобы затем воспроизвести эволюцию данной системы, которая, предположительно, представляет собой фрагмент на миллиарды лет в прошлом. И я подумала, что палеогенетика, воскрешение древней ДНК, вставка этой древней ДНК в современные системы, а затем развитие этих древних систем ДНК в лаборатории, возможно, станет способом реализации данного мысленного эксперимента по перемотке назад и воспроизведению. Это была мотивация.

......................................................................................................................

Строгац: Пожалуйста, расскажите нам немного о том, куда вы направляетесь дальше. Я имею в виду, похоже, вы начинаете работать над этим многолетним проектом под названием MUSE. Что это вообще такое?

Качар: Сейчас мы расширяем наши исследования, чтобы понять, какую роль металлы и элементы играют в ранней жизни. Мы получили довольно солидный грант от НАСА. Это многомиллионный грант, рассчитанный на нескольких исследователей и на несколько лет, на изучение того, как молибден, железо, ванадий и многие другие интересные металлы влияют на возникновение и эволюцию метаболизма, а также на то, как такие взаимодействия повлияли на историю горных пород ...

Совместная работа молекулярных биологов и геологов показала, что РНК может образовываться самостоятельно на базальтовом лавовом стекле. На Planet Today. 4 июня 2022 г.

Гомбожапова А. Филолог Золян предложил изучать генетический код методами лингвистики. Вокруг света. 18 мая 2022 г.

Доктор филологических наук, профессор Балтийского федерального университета им. И. Канта Сурен Золян предложил рассматривать генетический код как знаковую систему, имеющую собственную грамматику, увидев в ДНК слова и предложения. Оригинальная публикация: Suren Zolyan. From matter to form: the evolution of the genetic code as semio-poiesis = От материи к форме: эволюция генетического кода как семиопоэзиса. Semiotica, 2022, 245.

Study shows that when a tissue curves, the volume of the cells that compose it increases = Исследование показывает, что когда ткань изгибается, объем клеток, из которых она состоит, увеличивается. By University of Geneva. Phys.org. May 13, 2022.

Как наши клетки организуются, чтобы придать окончательную форму нашим органам? Ответ лежит в морфогенезе, совокупности механизмов, регулирующих их распределение в пространстве во время эмбрионального развития. Команда из Женевского университета только что сделала удивительное открытие в данной области: когда ткань изгибается, объем составляющих ее клеток увеличивается, а не уменьшается. Это открытие открывает новые возможности для культивирования органов in vitro, что является частичной альтернативой экспериментам на животных. Оно также предлагает новые перспективы ...  На Biocompare (англ.) и на Android-robot.com (русск.).

Выявлено влияние квантовой механики на случайные генетические мутации. Атомная энергия 2.0. 16 мая 2022 г.

Исследователи из Суррейского университета получили доказательства тому, что "достаточно большая часть так называемых спонтанных генетических мутаций может быть вызвана влиянием некоторых странных явлений из области квантовой механики ... "

Психология

Очень интересно: Ноздрина А. Проблемы формирования временных представлений у детей дошкольного возраста. Маам.ру: Международный образовательный портал. 18 июня 2022 г.

" ... В дошкольном возрасте ребенок погружен в нерасчлененное время-пространство ... ". Психолого-педагогические исследования. Краткий обзор.

Elyakim Kislev. How space and time actively interact in a digital age = Как пространство и время активно взаимодействуют в эпоху цифровых технологий. Psyhology Today. June 17, 2022.

Будущее пространства и времени в обществе 5.0 сильно повлияет на нас.

Технологии, очевидно, меняют правила игры в том, как мы общаемся друг с другом, и изменили ход времени для человеческого общества. Теперь люди могут быть ближе, чем когда-либо, даже на большом расстоянии. Концепция пространства потоков Мануэля Кастельса прекрасно подчеркивает эту связь. Короче говоря, пространство потоков – это наблюдение за тем, как пространство и время активно взаимодействуют с обществом цифровой эпохи. Таким образом, хотя Нью-Йорк может быть удален от других городов за Атлантическим океаном, он связан с Лондоном, потому что оба города могут легко контактировать друг с другом и, следовательно, близки в пространственной перспективе потоков.

Чтобы лучше понять эту идею, нам нужно понять основной, но сложный элемент пространства. Теория Кастельса об урбанизации в век информации проливает свет на эту идею. Согласно его теории, пространство неосязаемо: реальность, которая существует, но не может быть обработана в естественных науках. Это сущность, которая создается по мере того, как мы получаем больше опыта. Таким образом, развитие социальных отношений во времени оказало большое влияние на то, как мы продвинулись в космосе ...

Автор - PhD в области социологии Колумбийского университета, преподаватель Еврейского университета и автор книги "Счастливое одиночество: растущее признание и празднование одиночной жизни".

Путешествия во времени

Интересно: Galen T. Pickett. Physics/Temporal Engineering 404: Retrograde causal time travel = Физика/Темпоральный инжиниринг 404: ретроградное причинное путешествие во времени. Nature - Futures. May 27, 2022.

Добро пожаловать в Phys/TempE 404: ретроградное причинное путешествие во времени! Это обязательный курс для старших классов в учебной программе по физике здесь, в Мискатоникском государственном технологическом институте [вымышленный университет в произведениях американского писателя Говарда Филлипса Лавкрафта и последователей "Мифов Ктулху"]. Некоторые из вас также изучают этот курс в качестве продвинутого факультатива в своих программах получения степени в области темпорального инжиниринга – добро пожаловать на физический факультет (и откажитесь от всякой надежды!). Мой кабинет находится на втором этаже Зала Науки и Темпоральных Исследований. Когда моя дверь открыта, пожалуйста, не стесняйтесь зайти с любым вопросом – связанным с курсом, наукой или с тем, почему порталы встроены в каждую лестничную клетку, ведущую на второй этаж, и выбрасывают вас на первый этаж ...

В этом курсе мы изучим основы путешествий в обычном пространстве-времени как в "прошлое", так и в "будущее" ...  В своей начальной курсовой работе вы исследовали причинную структуру обычного пространства-времени. Теорема Нивена лежит в основе вывода, который вы должны были сделать из этого курса обучения, а именно: "Любая вселенная, в которой возможно произвольное путешествие во времени, спонтанно разрушит любое условие, при котором этот механизм открыт или используется".

Мы исследуем практические нарушения теоремы Нивена. А именно, вы будете рады узнать, что более половины студентов, которые попытаются пройти этот курс, получат проходной балл! В итоге! В какой-то момент, то ли в далеком будущем, то ли в далеком прошлом, а для некоторых из вас прямо сейчас!

Поскольку окончательный проект включает в себя создание работающей машины времени с использованием того, что вы узнали в этом курсе, и материалов лаборатории проекта бакалавриата, вам необходимо будет подписать прилагаемый отказ от ответственности, возмещающий институту (и вашему скромному профессору) ущерб, если вы, работая, случайно (или целенаправленно) сотрете свое существование, существование института, а возможно и саму Вселенную.

Учебник, который мы будем использовать в этом семестре, будет опубликован немногим более чем через 100 лет ("Тень вне времени: принципы времениподобных замкнутых орбит в пространстве-времени", 2-е издание) гигантом в нашей области, профессором Говардом Лавкрафтом. Два года назад в книжном магазине было несколько экземпляров этой книги, но если вы раздобудете четвертое издание, вы, безусловно, сможете его использовать. Несколько задач в Главе 5 будут пронумерованы в 4-м издании иначе, чем во 2-м, поэтому вам нужно будет проконсультироваться со своими одноклассниками, если у вас есть более позднее издание книги. 3-го и 1-го изданий не существует (ср. закон Нивена), поэтому любой, кто намеревается их использовать, получит 10% дополнительных баллов за каждый набор задач, который я задал в прошлом семестре.

................................................................................................................

Если у вас есть какие-либо (другие) вопросы о ваших оценках или о том, как начислялись баллы, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться ко мне по электронной почте. Я получаю тысячи электронных писем каждый день, как из далекого будущего, так и из прошлого: от психов в 1700-х годах, просящих меня взглянуть на их потрясающую мир рукопись Principia Mathematica, до завуалированных и не очень завуалированных угроз от неизмеримо могущественных космических существ, которые причиняют нам значительный вред – или причинили бы, если бы я немедленно не воспользовался их последней инвестиционной возможностью. Одно такое существо, стипендиат института, обязательно будет на связи с каждым из вас. Ответьте на эти электронные письма. Пожалуйста.

Среднесрочный проект включает в себя довольно незначительную задачу по отправке сообщения вашим прабабушкам и прадедушкам с указанием открыть процентный счет в институте. Проходной балл по среднесрочному проекту почти наверняка покроет все ваше обучение в институте.

Моя политика в отношении опаздывающих или отсутствующих заданий заключается в завершении окончательного проекта. Просроченные задания не принимаются к зачету. Единственное исключение из этой политики касается финального проекта. Успешное завершение вашей машины времени принесет вам сколь угодно долгое продление. Но я сомневаюсь, что вам это понадобится в таком случае.

Любой, кто хочет отказаться от курса, также может в рамках среднесрочного проекта отправить себе соответствующее сообщение две недели назад ...

Tara Yarlagadda. The rules of time travel = Правила путешествия во времени. Inverse. May 6, 2022.

Лучший научно-фантастический триллер на Neftlix ("Looper", или "Петля времени") раскрывает провокацию путешествия во времени. Сможете ли вы действительно убить себя из будущего? Объясняют эксперты.

Путешествие во времени в прошлое возможно?

... Многие физики считают, что путешествие во времени в прошлое теоретически возможно, но это еще предстоит научно доказать. "Мы не знаем, действительно ли в нашей Вселенной происходят путешествия назад во времени, но уравнения общей теории относительности, безусловно, допускают это", – говорит Арвидссон-Шукур.

Но другие более скептически относятся к путешествиям во времени в прошлое, и не из-за общей теории относительности.

... "Я скептически отношусь к возможности путешествий во времени в прошлое – в том смысле, что я скептически отношусь к тому, что там могут быть такие технологии, которые нам понадобятся", – говорит Кристи Миллер, содиректор Центра времени и профессор философии в Университете Сиднея. Многие представления о путешествии в прошлое основаны на червоточине – проходе, соединяющем две точки в пространстве-времени, – но такая червоточина потребует столько энергии, что люди вряд ли смогут создать ее с помощью современных технологий.

Можете ли вы путешествовать во времени только в одну сторону?

... "Замкнутые времениподобные кривые согласуются с теорией относительности, а также с квантовой теорией", – говорит Николь Юнгер Халперн, автор книги "Квантовый стимпанк: физика вчерашнего завтра". "Однако мы не знаем, существуют ли на самом деле замкнутые времениподобные кривые ... "

Но на данный момент давайте предположим, что червоточины существуют в 2044 году (когда происходит действие фильма). Если это так, то вполне возможно, что Брюс Уиллис мог отправиться из 2070-х годов назад во времени в 2044 год и снова отправиться вперед, используя червоточину, вопреки логике фильма.

"Вполне разумно создать непрерывную петлю для червоточины между прошлым и будущим", – говорит Сет Ллойд, профессор машиностроения в Массачусетском технологическом институте и соучредитель стартапа Turing, который разрабатывает приложения для квантовых вычислений, основанные на путешествиях во времени, для решения социальных проблем. Его исследовательская группа также смоделировала одну из моделей замкнутых времениподобных кривых.

Используя ту же логику, персонаж Уиллиса, Джо, может быть отправлен назад во времени через замкнутую времениподобную кривую и встретиться лицом к лицу со своим прошлым "я" ...

"Если вы будете следовать одной из этих замкнутых временных кривых, вы можете оказаться в прошлом и взаимодействовать со своим прежним "я", – говорит Ллойд.

Это парадокс – встретить – или убить – себя в будущем?

В фильме путешествия во времени возможны – и также незаконны – в будущем, поэтому преступные синдикаты тайно отправляют жертв назад во времени, чтобы их убили наемные киллеры, известные как "луперы". Иногда этим киллерам поручают убить самих себя в будущем, что называется "замкнуть петлю".

Для вашего прошлого "я" вполне нормально встретиться с будущим "я", как это изначально происходит в фильме. Но чтобы избежать парадоксов, путешествие во времени по замкнутым времениподобным кривым должно следовать правилу, известному как принцип самосогласованности Новикова. Правило гласит, что все, что происходит в прошлом, должно соответствовать тому, что произойдет в будущем.

Создает ли парадокс возвращение в прошлое и убийство вашего дедушки, в результате чего вы больше не существуете? Ответ положительный. Хотя исследовательская группа Ллойда провела эксперимент, и согласно их теории, они обнаружили, что путешественник во времени никогда не сможет убить своего деда, тем самым разрешив парадокс ...

Alan Boyle. Why believing in the multiverse isn’t madness = Почему вера в мультивселенную - это не безумие. Universe Today. May 6, 2022.

Что такое мультивселенная? Идея о том, что вселенная, в которой мы живем, является всего лишь одной из многих параллельных вселенных, получила признание супергероев в "Докторе Стрэндже в мультивселенной безумия". И, по мнению Брайана Грина, физика-теоретика из Колумбийского университета, уделить немного экранного времени мультивселенной – не такая уж плохая вещь, даже если в сюжете есть повороты из фильмов ужасов. "Я думаю, что было бы очень хорошо, если бы некоторые из этих идей были реализованы различными способами", – говорит Грин в последнем выпуске подкаста Fiction Science, посвященного сфере, в которой наука и технологии пересекаются с художественной литературой и популярной культурой ...

Так почему же физики думают, что существуют другие вселенные? Грин сказал, что дополнительные измерения и параллельные вселенные дают возможность разобраться в теориях, которые без них не имеют смысла. Например, уравнения, описывающие пространство-время, работают наиболее элегантно, если они выражены в терминах 10 или 11 измерений, а не трех пространственных измерений и одного измерения времени, которые мы воспринимаем.

Темная энергия – рассеянная, отталкивающая сила, которая, по-видимому, способствует ускоренному расширению нашей Вселенной – также поднимает космическую загадку, которую может объяснить мультивселенная. "Когда мы используем наблюдения, чтобы определить, сколько этой темной энергии [заполняет - ред.] пространство, мы получаем действительно нечетное число в натуральных единицах. Это как точка-ноль-ноль-ноль… 122 нуля и единица", – сказал Грин.

Почему такое нечетное ненулевое число? "Во многих наших теориях каждая из вселенных, населяющих мультивселенную, будет иметь некоторое количество темной энергии, но ее количество будет варьироваться от вселенной к вселенной", – сказал Грин. "Если вселенных достаточно, то одна вселенная из этой огромной коллекции будет иметь количество темной энергии, которое мы наблюдаем".

...........................................................................................................................

Как и Доктор Стрэндж, Грин, похоже, умеет погружаться в тайны мультивселенной. Текущий фокус его теоретической работы связан со статистическим распределением различных типов возможных вселенных ...

Веб-сайт Брайана Грина: http://www.briangreene.org/

Vicky Stein, Daisy Dobrijevic. Do parallel universes exist? We might live in a multiverse = Паралельные вселенные существуют? Возможно, мы живем в мультивселенной. Space. November 3, 2021.

... Загадочный процесс инфляции и Большой взрыв убедили некоторых исследователей в том, что множественные вселенные возможны или даже очень вероятны. По словам физика-теоретика Александра Виленкина из Университета Тафтса в Массачусетсе, инфляция не закончилась везде одновременно. Хотя она закончилась для всего, что мы можем обнаружить на Земле 13,8 миллиарда лет назад, космическая инфляция фактически продолжается в других местах. Это называется теорией вечной инфляции. И поскольку инфляция заканчивается в определенном месте, формируется новая вселенная-пузырь ...

Эти пузырьковые вселенные не могут контактировать друг с другом, потому что они продолжают бесконечно расширяться. Если бы мы направились к краю нашего пузыря, где он мог бы упереться в следующий пузырь вселенной, мы бы никогда не достигли его, потому что край уносится от нас быстрее скорости света и быстрее, чем мы сами могли когда-либо путешествовать.

Но даже если бы мы смогли добраться до следующего пузыря, согласно вечной инфляции (в сочетании с теорией струн), наша знакомая вселенная с ее физическими константами и обитаемыми условиями могла бы полностью отличаться от гипотетической вселенной-пузыря рядом с нашей.

"Эта картина Вселенной, или, как ее называют, мультивселенной, объясняет давнюю загадку того, почему константы природы кажутся точно настроенными для возникновения жизни", – писал Виленкин. "Причина в том, что разумные наблюдатели существуют только в тех редких пузырях, в которых по чистой случайности константы оказываются как раз подходящими для развития жизни. Остальная часть мультивселенной остается бесплодной, но никто не может пожаловаться на это."

Объяснение Виленкина подразумевает, что в некоторых бесконечных пузырьковых вселенных за пределами нашей могут быть другие разумные наблюдатели. Но с каждым прошедшим мгновением мы удаляемся от них все дальше и никогда не пересечемся.

Некоторые исследователи основывают свои представления о параллельных вселенных на квантовой механике, математическом описании субатомных частиц. В квантовой механике множественные состояния существования крошечных частиц возможны одновременно – "волновая функция" заключает в себе все эти возможности. Однако, когда мы на самом деле смотрим, мы наблюдаем только одну из возможностей. Согласно копенгагенской интерпретации квантовой механики, мы наблюдаем результат, когда волновая функция "коллапсирует" в единственную реальность.

Теория многих миров предполагает, что каждый раз, когда наблюдается одно состояние или результат, существует другой "мир", в котором другой квантовый результат становится реальностью. Вселенная разветвляется на почти бесконечные альтернативы. Эти альтернативные вселенные полностью разделены и не могут пересекаться, поэтому, хотя может быть бесчисленное количество версий вашей жизни, которая немного – или сильно – отличается от вашей жизни в этом мире, вы никогда об этом не узнаете ...

Идея многих миров на самом деле не поддается фальсификации. Это важный компонент научной мысли, с помощью которого научное сообщество развивает идеи, которые можно исследовать с помощью наблюдений и экспериментов. Хотя, если нет возможности найти доказательства против теории, это плохо для науки в целом ...

Статья сопровождается ссылками на некоторые книги и другие публикации в данной области исследований.

Michio Kaku: symmetry is a guide to reality. An interview with string theory's founder = Митио Каку: симметрия - это проводник к реальности. Интервью с основателем теории струн. The Institute of Art and Ideas. May 23, 2022.

" ... Разные вселенные могут быть связаны друг с другом через червоточины ... "

Q  Как возникла идея мультивселенной?

A  Идея мультивселенной старая. Древние общества верили, что рядом с нашей реальностью могут существовать параллельные реальности или миры грез. Даже в "Алисе в Стране чудес" Зазеркалье соединяло сельскую местность Оксфорда со Страной чудес. Но в 1950-х годах Хью Эверетт представил мультивселенную, чтобы решить проблему квантовой теории, согласно которой один и тот же электрон может существовать во многих различных состояниях одновременно. Согласно Эверетту, речь идет о том, что рассматриваемый электрон может существовать в параллельных реальностях. Собственно, поэтому и могут существовать лазеры, транзисторы, интернет и чудеса современной техники. Современное общество рухнуло бы, если бы электроны могли существовать только в одном состоянии в каждый момент времени. Но в квантовой теории квантовые волновые функции этих альтернативных реальностей "схлопываются" в одну вселенную, в которой мы живем, когда производится измерение.

На протяжении десятилетий многие физики беспокоились о коллапсе волновой функции, но экспериментальные успехи теории были неоспоримы. Эверетт предложил просто отказаться от идеи коллапса волновой функции и позволить волне постоянно расщепляться, создавая бесконечное количество параллельных реальностей ...

Peter Watson. Can we time travel? A theoretical physicist provides some answers = Можем ли мы путешествовать во времени? Физик-теоретик дает некоторые ответы. The Conversation. June 13, 2022.

Обзор идей. Так возможны ли путешествия во времени? Скорее всего нет, но мы не знаем наверняка!

Автор - почетный профессор физики Карлтонского университета.

Эта статья на Phys.org и на Ferra (популярно на русском языке).

Aidan Remple. Is time travel possible? = Путешествие во времени возможно? WorldAtlas - Science. June 6, 2022.

- Путешествие во времени возможно по законам физики.

- Скорость и гравитация могут замедлить течение времени.

- Путешествие во времени вперед возможно, однако назад, вероятно, нет.

Путешествия во времени признаны возможными. Лента.ру - Наука. 27 апреля 2022 г.

" ... парадоксы нельзя создать, поскольку это лишь теоретическое понятие, указывающее на несостоятельность теории, а не событие, которое может произойти на самом деле ... "

Искусство

Lisa Jennings. A hypothetical distortion of space-time = Гипотетическое искажение пространства-времени. BOLLYINSIDE. May 17, 2022.

Если бы кто-то зашел в голову фаната научной фантастики, которого привлекают представления о путешествиях во времени или футуристических одиссеях и пространствах, это, скорее всего, выглядело бы как экспериментальная среда, разработанная пекинской архитектурной фирмой PINES ARCH. 1000 кв.м.

Зал для мероприятий и выставок, получивший название "Червоточина Голонга 2022 года", расположен в здании штаб-квартиры Golong Holdings в Китае.

Как следует из названия, китайские архитекторы изображают пространство, впитывающее тревожное ощущение огромных известных и неизвестных червоточин в галактике. Недавно построенное пространство включает в себя три взаимозависимые и взаимосвязанные галереи, циркуляционные пространства, переосмысленные как "пространственно-временные туннели", и саму скульптурную червоточину. Все более визуальное проявление довольно абстрактной концепции, пространство червоточины, родственное его межзвездному тезке, соединяет три галереи, так же и контрастируя с их пространственной чувственностью, перемещая сознание посетителя в свернутое пространство-время. Среди прямолинейных участков галерей, "туннелей" и офисных помещений червоточина становится единственной извилисто расположенной структурой. Поскольку ее форма выступает из общего низкого языка здания, ее каскадные элементы, уходящие корнями в основание конструкции оболочки, достигают вершины волнообразной геометрией, создавая сдвиг парадигмы в обычном восприятии комнаты. Пространство плавно переключается между размещением до шестидесяти человек во время мероприятий и спокойной обстановкой, где сотрудники могут расслабиться ... 

Видеоизображение (Amazing Architecture). Несколько фотографий на Archilovers (управление просмотром в правом верхнем углу). Дополнительно.

Karmela Padavic-Callaghan. Luca Buvoli’s art explores COVID spacetime = Искусство Луки Буволи исследует пространство-время COVID. Symmetry. May 31, 2022.

На недавней выставке художник сплел фантазию и физику, чтобы проиллюстрировать темпоральный фанк жизни во время пандемии.

В начале пандемии COVID-19, когда Нью-Йорк был закрыт, художник Лука Буволи обнаружил, что переосмысливает представления Альберта Эйнштейна о времени.

Два года спустя его работа "Краткая история времени (под Covid) – в 7 уроках" стала центральным элементом персональной выставки под названием "Астросомнение и карантинные хроники (введение)" в галерее Кристин Тирни. Шоу, организованное бывшим куратором Гуггенхайма и Смитсоновского института Джоном Г. Ханхардтом, задокументировало опыт пандемии через призму науки и представило сложные физические идеи новым доступным способом.

"Я, как и все мы, был подвержен множеству разговоров о замедлении времени в условиях COVID", – говорит он. Казалось, существует несоответствие "между традиционным ньютоновским временем, к которому мы привязаны в общем опыте, и этим безжалостным, медленным, тревожным временем".

Он спросил себя: как он мог бы описать чужеродную природу времени COVID? И нашел ответ в физике.

...........................................................................................................

В течение многих лет работа мультимедийного художника исследовала пересечения науки и искусства, экспериментальной строгости и субъективности, обнадеживающего футуризма и неопределенного настоящего. Когда в 2020 году время COVID стало как практической, так и личной заботой, он обратился к этому же пространству за смыслом и вдохновением.

В специальной теории относительности Эйнштейна время нарушает многие "правила", которые мы принимаем в нашей повседневной жизни. Например, оно замедляется для самых быстрых объектов во Вселенной. Теория Эйнштейна в дальнейшем привела физиков к концепции пространства-времени. Пространство-время можно описать как единую ткань, на которую проецируется наше восприятие мира, эластичную сетку, изгибающуюся в глубокие долины и бесконечные воронки. Это повторяющаяся тема в новой работе Буволи.

Серия "7 уроков" художника, которая состоит из одной анимации для каждого урока, вдохновленного книгой "Семь кратких уроков физики" Карло Ровелли, сосредоточена на персонаже, которого Буволи называет Астросомнение. Всегда изображаемый в скафандре космонавта, Астродоут – это человек неопределенного пола, расы и возраста, который сталкивается с принципами физики в своей повседневной деятельности.

По ссылке на данную статью можно увидеть работу художника "Время не существует."

Bach and Debussy meet quantum physics = Бах и Дебюсси встречаются с квантовой физикой. Kriittinen korkeakoulu. Информация о мероприятии Virtaa в церкви Temppeliaukio, Хельсинки. 27 мая 2022 г.

Лауреат Нобелевской премии по физике Фрэнк Вильчек и пианистка Минна Пёлланен в третий раз встречаются на мероприятии VIRTAA. Разговор между музыкой и квантовой физикой продолжается все глубже. В 2019 году они продемонстрировали, что такое комплементарное мышление. На этот раз они подходят к фундаментальным вопросам сознания и интуиции. Почему такие физики, как Вильчек и Эйнштейн, используют музыкальные аналогии при описании Вселенной?

Нобелевский лауреат 2004 года Фрэнк Вильчек – настоящий человек эпохи Возрождения, в чьих отмеченных наградами книгах "Легкость бытия", "Тоска по гармонии" и "Прекрасный вопрос" поэзия, квантовая физика и юмор переплетаются в просветляющее целое, способное изменить наши взгляды на мир, каким мы его знаем. Он, возможно, понимает больше о природе света, чем кто-либо. Он играет на фортепиано, и музыка близка его сердцу.

Минна Пёлланен дебютировала как пианистка в 1969 году и с тех пор исполняла сольную фортепианную и камерную музыку на различных мероприятиях в Хельсинки, Савонлинне, Лахти, Нью-Йорке и Париже. Минна организовала первое междисциплинарное мероприятие Virtaa в 1998 году. С тех пор мероприятия Virtaa проводятся регулярно.

О прошедшем концерте дополнительно на InterNations: " ... Музыка находится в центре события – цель состоит в том, чтобы копнуть глубже кажущихся различий на поверхности явлений. Дополнительное мышление было темой предыдущего мероприятия. Теперь Вильчек и Пёлланен подходят к таким фундаментальным вопросам жизни, как: сознание появилось из материи, или появилось? Что такое интуиция? … Являются ли переживания реальности мистиком и физиком ближе друг к другу, чем мы думаем ... "

Интересно: Bron, in Music lessons. The difference between 3/4 and 6/8 - take the quiz! = Разница между 3/4 и 6/8 – пройди тест! Soundbrenner. November 16, 2020.

В математическом мире разницы между 3/4 и 6/8 не существует, но в мире музыки это не дроби, а тактовый размер.

Таким образом, несмотря на то, что они оба имеют одинаковую итоговую сумму, то, как мы их группируем, – это то, что их отличает. Любопытно, как это делается или хотите применить свои навыки к тесту?

Предлагается прослушать музыкальные фрагменты.

Team Soundbrenner, in Music lessons. Polyrhythms explained – what you need to know = Объяснение полиритмов – что вам нужно знать. Soundbrenner. March 23, 2022.

По сути, полиритмия представляет собой комбинацию двух или более различных ритмов, которые следуют одному и тому же основному опорному импульсу. Они очень похожи на кросс-ритмы, но подразделяются по-разному.

Например, допустим, у вас есть размер 4/4. Один ритмический слой использует эталон 4 доли для этого такта, а второй делит тот же такт 4/4 на 5 долей. Это обычно называют полиритмом 5 против 4 или 5:4. Когда оба ритма играют вместе, они образуют общую ритмическую фразу, которая воспринимается как единое целое.

Тем не менее, обычно одна из воспроизводимых ритмических частей основана на иррациональном ритмическом подразделении (например, с использованием квинтолей) по сравнению с другой, которая делит пульс на кратное двум. Хотя это не обязательно, так как вы можете сыграть тройку против пятерки (3:5) ...  Примеры полиритмий – прослушать.

Возможно, музыкантам и зрителям удалось "изменить реальность": Морозов А. Концерт группы "Раммштайн" изменил реальность на квантовом уровне. КП - Наука. 21 июня 2022 г.; Хамадеев М. Сейсмограф на синхротроне DESY услышал концерт Rammstein. N+1. 21 июня 2021 г. (С иллюстрацией).

Разное

Getting beyond time and space:| Carlo Rovelli, Julian Barbour, Frank Wilczek, Lee Smolin and more. Leading physicists explore our understanding of spacetime and challenge our definitions of time and space = Выход за пределы времени и пространства: Карло Ровелли, Джулиан Барбур, Фрэнк Вильчек, Ли Смолин и другие. Ведущие физики исследуют наше понимание пространства-времени и ставят под сомнение наши определения времени и пространства. The Institute of Art and Ideas. June 24, 2022.

Говорят физики и философы физики. Видеозапись.

00:00 Введение

00:42 Карло Ровелли

05:02 Джим Аль-Халили

09:45 Джулиан Барбур

12:47 Ли Смолин

18:52 Элеонора Нокс

23:33 Фрэнк Вильчек

28:02 Тим Модлин

JoAnna Wendel. What is reality, really? Brian Cox's 'Horizons' tour probes the mysteries of the universe = Что такое реальность на самом деле? Тур Брайана Кокса "Горизонты" исследует тайны Вселенной. Space. May 28, 2022.

Действительно ли пространство и время так фундаментальны, как мы их себе представляем? Интервью с Брайаном Коксом, профессором физики элементарных частиц в Школе физики и астрономии Манчестерского университета, профессором Королевского общества по связям с общественностью в науке (и бывшим музыкантом).

Брайан Кокс хотел бы, чтобы вы рассмотрели саму природу пространственно-временного континуума и наше место в нем.

.............................................................................................................

Кокс: "Сейчас, в последние несколько лет, мы пришли к теории, которая предполагает, что пространство и время не являются фундаментальными – что существует некая более глубокая структура".

Эта концепция, известная как "эмерджентное пространство-время", представляет собой идею о том, что пространство и время не фиксированы, неизменны, а скорее состоят из составных частей, подобно тому, как атом состоит из нейтронов, протонов и электронов (а эти частицы состоят из еще большего количества частиц). Теория предполагает, что существует больше слоев Вселенной ...

Ваганов А. Условия существования пространства и времени по Павлу Флоренскому. Мнимости в геометрии и реалии в жизни. НГ - Наука. 21 июня 2022 г.

Charlie Wood. Massive black holes shown to act like quantum particles = Показано, что массивные черные дыры ведут себя как квантовые частицы. Quanta. March 29, 2022.

Всю гравитационную волну можно узнать по поведению всего лишь одной из ее бесчисленных частиц ...

Yaoming Chu, Jianming Cai. Thermodynamic principle for quantum metrology = Термодинамический принцип квантовой метрологии. Physical Review Letters, 128, 200501. May 18, 2022.

Рассеивание тепла в квантовой метрологии представляет собой не только неизбежную проблему для практического применения квантовых датчиков, но и фундаментальную связь между термодинамикой и квантовой метрологией. Однако общий термодинамический принцип, управляющий правилом потребления энергии в квантовой метрологии, аналогичный принципу Ландауэра для рассеивания тепла в вычислениях, остался неуловимым. "Здесь мы устанавливаем такой физический принцип потребления энергии для достижения определенного уровня точности измерения в квантовой метрологии и показываем, что он по своей сути определяется стиранием квантовой информации Фишера. Этот принцип предоставляет мощный инструмент для исследования преимуществ квантовых ресурсов не только в точности измерений, но и в энергоэффективности. Он также служит мостом между термодинамикой и различными фундаментальными физическими концепциями, связанными с квантовой физикой и квантовой теорией информации ... "

Guillaume Aubrun, Ludovico Lami, Carlos Palazuelos, and Martin Plavala. Entanglement and superposition are equivalent concepts in any physical theory = Запутанность и суперпозиция – эквивалентные понятия в любой физической теории. Physical Review Letters, 128, 160402. April 22, 2022.

" ... суперпозиция представляет собой набор из двух бинарных ансамблей состояний, которые однозначно различимы, если ансамбль обнаруживается до того, как произошло измерение, но не в том случае, если он обнаруживается после ... "

Об идее этой статьи: Lisa Tse. Superposition and entanglement flee the quantum nest = Суперпозиция и запутанность покидают квантовое гнездо. Physics World. May 30, 2022.

... Исследователи доказали, что в любой физической теории запутанность может существовать между различными системами тогда и только тогда, когда в каждой из них может существовать суперпозиция. В результате получается эквивалентность между двумя концепциями, выходящая за пределы квантовой сферы.

Чтобы показать, что связь между суперпозицией и запутанностью существует в любой физической теории, исследователи использовали структуру (конструкцию?), называемую общими вероятностными теориями. Эта структура обеспечивает общее математическое описание ключевых требований физической теории: физических состояний, их преобразований и измерений. Структура охватывает как классическую, так и квантовую теорию. Что еще более важно, она также включает в себя более экзотические теории, которые демонстрируют типичные квантовые особенности, такие как суперпозиция и запутанность. Например, в одной из таких неклассических теорий, известной как "Мир ящиков", нелокальные корреляции, характеризующие запутанность, могут быть настолько сильными, что превосходят то, что допускается квантовой теорией.

Квантовая криптография

Связь между этим результатом и квантовой криптографией заключается в том, что последняя использует особенности квантовой теории для обеспечения безопасной передачи информации между двумя сторонами. Ярким примером является протокол учебника BB84, который использует запутывание, чтобы гарантировать, что любой хакер может быть обнаружен и исключен из связи. Если бы этот протокол получил широкое распространение, то его неуязвимость была бы опровергнута новой теорией, что могло бы привести к катастрофическим последствиям. Например, злоумышленники могут скомпрометировать огромное количество конфиденциальных данных, таких как данные кредитной карты.

... Исследователи показывают, что протокол может быть реализован в соответствии с любой неклассической теорией. В пресс-релизе, приуроченном к публикации исследования, Людовико Лами, соавтор статьи и физик из Ульмского университета в Германии, заявил: неклассические теории, а не просто квантовая странность, поскольку многие из нас верят, что окончательная теория природы, скорее всего, будет неклассической.

Тоже интересно: Chunyang Ding. Distillation method strengthens quantum entanglement in a single pair of photons = Метод дистилляции усиливает квантовую запутанность в одной паре фотонов. Physics World. October 4, 2021.

Квантовая запутанность – ценный ресурс, обеспечивающий защиту от шпионажа и позволяющий квантовым алгоритмам работать быстрее, чем классические. Но, как и другие квантовые явления, запутанность чрезвычайно деликатна и чувствительна к внешнему шуму. Поскольку многие протоколы квантовой связи требуют высокого уровня запутанности для правильной работы, сохранение этой запутанности имеет решающее значение.

Решение есть, но оно дорого обходится. Пожертвовав некоторыми плохо запутанными квантовыми объектами, физики могут создать из оставшихся объектов пару с лучшей запутанностью – немного похоже на превращение слабого бульона в плотный суп путем выпаривания лишней воды. Даный метод увеличения запутанности в квантовых объектах известен как дистилляция запутанности и впервые был теоретически описан в конце 1990-х годов. С тех пор это было продемонстрировано во всех видах квантовых систем, от сверхпроводящих цепей до фотонов. Однако теперь исследователи из Института квантовой оптики и квантовой информации (IQOQI) в Вене продемонстрировали дистилляцию запутанности, используя только одну пару фотонов. Используя различные квантовые свойства, заложенные в этой паре фотонов, эти исследователи могут генерировать и распространять запутанность быстрее, проще и с большей защитой, чем когда-либо прежде.

Уварите свои кубиты

Запутанность позволяет парам квантовых объектов взаимодействовать друг с другом независимо от того, насколько они разделены в пространстве. Это свойство делает запутанные пары фотонов чрезвычайно полезными, поскольку они могут позволить двум сторонам шептать секреты друг другу, зная, что никто другой не сможет подслушать, не нарушив их тонкую квантовую систему. Однако со временем запутанность может ухудшаться под воздействием окружающей среды, из-за чего запутанным фотонам все труднее и труднее "слышать" друг друга.

Дистилляция запутанности обращает этот шум вспять, восстанавливая запутанность и давая паре фотонов новую жизнь с помощью протокола, включающего операции квантовой логики, известные как ворота CNOT ["контролируемое отрицание"]. Традиционно этот протокол довольно расточительный: на каждом этапе дистилляции жертвуется хорошая пара фотонов, и, что еще хуже, не существует надежного способа гарантировать успешное завершение операции. Однако исследователи IQOQI нашли другой способ. "Вы можете выполнять эти вентили с контролируемым "не" не только между двумя фотонами, но и между двумя свойствами одних и тех же фотонов", – объясняет Себастьян Экер, аспирант IQOQI и первый автор отчета, опубликованного в Physical Review Letters ...

Совершенно запутанный мир

Поскольку поляризация и энергия-время часто используются в других аспектах квантовой связи, исследователи уверены, что их схема скоро найдет множество других применений ...

Quantum network between two national labs achieves record synch = Квантовая сеть между двумя национальными лабораториями достигает рекордной синхронизации. Пресс-релиз, выпущенный совместно Fermilab и Аргоннской национальной лабораторией. 27 июня 2022 г.

Эксперимент ознаменовал собой первый случай, когда квантово-кодированные фотоны – частицы, через которые доставляется квантовая информация – и классические сигналы были одновременно доставлены на расстояние мегаполиса с беспрецедентным уровнем синхронизации. См. на Phys.org

Dalila Awolowo. How can artificial intelligence understand time and space? = Как искусственный интеллект может понимать время и пространство? ModularPhonesForum - Science. MAY 8, 2022. 

Краткий обзор последних разработок.

Новое: время и пространство рассматриваются вместе. Алгоритмы Теслы теперь более реалистично обрабатывают время. Это контрастирует с предыдущими версиями алгоритмов Теслы, где пленка с камеры рассматривалась как отдельные изображения, а это означает, что реальность часто не становилась последовательной с течением времени ...

Меньщикова Т. Ученые гадают, зачем искусственный интеллект придумал свой язык. Вокруг света. 4 июня 2022 г.

Пока ученые не смогли определить, как нейронная сеть DALL-E 2 "придумала" свой язык ...

Российские ученые создали биологически правдоподобную модель памяти для систем искусственного интеллекта с внутренней мотивацией. В Научной России. 11 мая 2022 г. Оригинальная статья: Evgenii Dzhivelikian, Artem Latyshev, Petr Kuderov, Aleksandr I. Panov. Hierarchical intrinsically motivated agent planning behavior with dreaming in grid environments = [Иерархический внутренне мотивированный агент, планирующий поведение с действиями в воображении в сетчатых средах]. Brain Informatics (Springer), 8. April 2, 2022. В открытом доступе.

Инженера Google отправили в отпуск после его заявления о реальном сознании у тестируемого им искусственного интеллекта. Gismeteo. 13 июня 2022 г.

Jennifer Leman. Aliens created our universe in a lab, scientist suggests = Инопланетяне создали нашу Вселенную в лаборатории, предполагает ученый. Popular Mechanics. April 25, 2022.

Могла ли наша Вселенная быть создана "в чашке Петри"? Ави Леб, астрофизик и профессор Гарвардского университета, утверждает, что "высший класс" цивилизации мог создать нашу Вселенную в далекой лаборатории. Так, в статье в Scientific American он пишет: "Поскольку наша Вселенная имеет плоскую геометрию с нулевой чистой энергией, развитая цивилизация могла бы разработать технологию, которая создала бы дочернюю вселенную из ничего посредством квантового туннелирования" ...

World first: Delft researchers succeed in teleporting data = Впервые в мире: исследователям Делфта удалось телепортировать данные. NL Times - Science. May 27, 2022.

Исследователям в Делфте удалось перенести телепортацию из научной фантастики в реальный – квантовый – мир.

Запутанность можно использовать для передачи квантовой информации. QuTech продемонстрировал это в сети с тремя узлами, тремя квантовыми процессорами, которую исследователи окрестили Алисой, Бобом и Чарли. Боб соединен с Алисой и Чарли стекловолокном, но Алиса и Чарли не имеют физического соединения – они являются начальной и конечной точкой этой сети. Боб облегчает телепортацию, связывая свое состояние с состоянием Алисы и делая то же самое с Чарли. С помощью квантового трюка Боб примиряет эти две запутанности, и две конечные точки сетей теперь также запутаны.

Теперь, если вы измените квантовое состояние Чарли, эта информация появится у Алисы в то же самое время. Что примечательно в квантовых состояниях, или "кубитах" на жаргоне, так это то, что они не могут быть переданы. Они существуют в темноте, пока вы их не измерите. Как только они измерены, их информация теряется. Таким образом, квантовое состояние Чарли измеряется, когда оно изменяется и исчезает, появляясь у Алисы в то же самое время. Телепортация! ...  Оригинальная публикация: S. L. N. Hermans, M. Pompili, H. K. C. Beukers, S. Baier, J. Borregaard, R. Hanson. Qubit teleportation between non-neighbouring nodes in a quantum network = Телепортация кубитов между несоседними узлами в квантовой сети. Nature, vol. 605, May 25, 2022. В открытом доступе.

Controversial alternative gravity theory revived by new spin on galaxy rotation = Спорная альтернативная теория гравитации возрождена новым вращением галактики. By University of St. Andrews. SciTechDaily. May 24, 2022.

Теория гравитации MOND ...

См. также: Приставка Е. Гравитации и темной материи не существует: главное о новой работе физиков. Хайтек. 24 мая 2022 г.

MOND вместо темной материи ...

Российские ученые математически описали ситуацию, когда происходит самоостановка света: безмассовые фотоны обволакиваются материей ...  На Indicator. 23 мая 2022 г. Оригинальная статья: Mikhail Arkhipov, Rostislav Arkhipov, Ihar Babushkin, Nikolay Rosanov. Self-stopping of light = Самоостановка света. Physical Review Letters, 128, 203901. May 16, 2022.

О возможном существовании зеркальной материи. На Атомная энергия 2.0. 4 июля 2022 г. По материалам Science Digest.

Веденеева Н. В Черноголовке установили памятник "вечной неопределенности". МК - Наука. 23 июня 2022 г.

И.Зерчанинова