Основной охватываемый период – декабрь 2022 г. - январь 2023 г.

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

Семинар с международным участием "Пространство-время: эмерджентность и мереология", Лиссабон, Португалия, 30 мая 2023 г.

Семинар с международным участием "Время и часы", Бад-Хоннеф, Германия, 27 февраля - 3 марта 2023 г.

К введению в проблему

В данный раздел включен ряд публикаций из специальной научной серии "В поисках времени – совершите путешествие по четвертому измерению, чтобы узнать, что движет нами" издания NPR.

Pien Huang. In praise of being late: The upside of spurning the clock = Во славу опозданий: плюсы пренебрежения часами. NPR. January 11, 2023.

Ученые полагают, что приравнивать пунктуальность к высокой ценности – это недальновидный взгляд на историю и узкий взгляд на мировые культуры.

"Часовое время" против "событийного времени"

Доктор Ирма МакКларин, антрополог и независимый исследователь, объясняет, что строгое определение нашего дня по часам – само понятие прихода вовремя – появилось с промышленной революцией в 18-м и 19-м веках. Именно тогда растущие требования фабричной работы и рост железных дорог в сочетании с новым бумом фабричного изготовления часов и слежения создали новое, более жесткое ожидание пунктуальности.

Сегодня акцент на "синхронизации часов" по-прежнему ценен в городах и для городских рабочих мест, где большой группе людей необходимо синхронизировать свою деятельность для достижения цели. Но антропологи, историки и другие исследователи говорят, что со временем она становится менее жесткой, впрочем, сохраняя свои позиции и преимущества.

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

Важность приходить вовремя – не универсальный факт, а культурный конструкт. Например, в США вас ценят в зависимости от того, насколько вы вовремя. Но пропущенная встреча в Белизе, небольшом государстве в Центральной Америке, не была бы большой проблемой. "Люди не всегда контролируют управление временем".

Тогда как некоторые высокоразвитые страны используют то, что ученые называют "часовым временем" (время дня определяет начало и конец деятельности), другие государства могут жить и в "событийном времени", когда социальные события оказывают более сильное влияние на поток деятельности. Это образ жизни, который был гораздо более распространенным исторически и до сих пор остается образом жизни для большей части мира.

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

Анн-Лор Селье, профессор школы бизнеса HEC Paris, изучающая временные установки людей: "В любой данной культуре есть люди, живущие и в часовом времени и в событийном времени – иногда синхронно, а иногда нет". Большинство людей могут успешно функционировать в обоих режимах ...  Но какая бы из двух ориентаций у вас ни была, "она формирует не только вашу деятельность – она формирует то, как вы думаете о мире и то, как вы принимаете решения ... "

Тамар Авнет, заведующая кафедрой маркетинга Университета Йешива в Нью-Йорке: "Если вы живете по часам, то в основном передаете контроль над своей жизнью внешнему механизму". И это противоречит распространенному мнению, что пунктуальные люди считают себя хозяевами времени. Если, например, два человека едут в автобусе на встречу, которую они запланировали на 9 утра, и автобус сломался, человек, живущий по часам, испытывает стресс от того, что встреча начнется только в 9:30 утра. Расписание сбивается, и день испорчен. Человек же, живущий по событиям, напротив, видит, что дорога займет больше времени, но предполагает, что запланированная встреча в конечном итоге произойдет, пусть даже позднее. Исследования показывают, что люди, живущие по времени событий, как правило, видят меньше хаоса в мире в целом.

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

Will Stone. I usually wake up just ahead of my alarm. What's up with that? = Я обычно просыпаюсь прямо перед будильником. Что тут происходит? NPR. December 26, 2023.

Может быть, это случается и с вами иногда. Вы ложитесь спать с какими-то утренними обязанностями, может быть, нужно успеть на рейс или важная встреча. На следующее утро вы просыпаетесь сами и обнаруживаете, что обогнали свой будильник всего на минуту или две.

Что же тут происходит? Чистое везение? Или, может быть, вы обладаете какой-то сверхъестественной способностью просыпаться точно вовремя без посторонней помощи?

Оказывается, на протяжении многих лет к доктору Роберту Стикгольду приходили многие люди, интересующиеся данным феноменом.

"Это один из тех вопросов в изучении сна, когда все в данной области, кажется, согласны с тем, что очевидной правды быть не может", – говорит Стикголд, когнитивный нейробиолог из Гарвардской медицинской школы и Медицинского центра Бет Исраэль Диаконисс. Он даже помнит, как рассказал об этом своему наставнику, когда только начинал свою деятельность, но был встречен сомнительным взглядом и далеко не удовлетворительным объяснением. "Могу заверить вас, что все мы, исследователи сна, говорим "чушь, это невозможно ... " И все же Стикголд все еще верит, что в этом что-то есть. "О подобном точном пробуждении сообщают сотни и тысячи людей", в том числе и он сам. "Я могу проснуться в 7:59 и выключить будильник до того, как проснется моя жена". По крайней мере, иногда.

Конечно, хорошо известно, что у людей есть элегантная и сложная система внутренних процессов, которые помогают нашему телу отсчитывать время. Данные процессы, в определенной степени обусловленные воздействием на нас солнечного света, кофеина, еды, физических упражнений и других факторов, регулируют наши циркадные ритмы в течение примерно 24-часового цикла дня и ночи, и это влияет на то, когда мы ложимся спать и просыпаемся.

Если вы высыпаетесь и ваш образ жизни соответствует вашим циркадным ритмам, вы, как правило, должны просыпаться примерно в одно и то же время каждое утро с поправкой на сезонные различия, говорит Филип Герман, специалист по сну из Пенсильванского университета. Но это по-прежнему не объясняет феномен пробуждения ровно за несколько минут до будильника, особенно когда это время отклоняется от вашего обычного графика.

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

Другие исследователи использовали более субъективные подходы, прося людей сообщать, способны ли они просыпаться в определенное время. В одном из таких исследований более половины респондентов заявили, что могут это сделать. Действительно, Стикголд говорит, что вполне возможно, когда "подобно многим вещам, которые, как мы думаем, мы делаем все время, мы делаем это только время от времени".

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

Гормоны стресса могут сыграть свою роль. Но "научную тайну" еще предстоит разгадать ...  Вероятно, существует множество биологических систем, которые могут объяснить, почему некоторые люди способны просыпаться без будильника в определенное время. Возможно, беспокойство по поводу подъема каким-то образом перекрывает наши основные внутренние часы ...

Что же за загадочная внутренняя система сигнализации, и можно ли на нее полагаться ...  

Ari Daniel. Perceiving without seeing: How light resets your internal clock = Воспринимать, не видя: как свет сбрасывает ваши внутренние часы. NPR. December 17, 2022.

73-летний Фред Криттенден потерял все свои палочки (клетки, которые помогают нам видеть при тусклом свете) и все свои колбочки (клетки, которые позволяют нам видеть цвет при ярком свете). В течение одного года (1985) он перешел от идеального зрения к полной слепоте. Сегодня, более 35 лет спустя, он не видит света. "Полная тьма". Тем не менее, он прекрасно справляется. Есть много вещей, с которыми ему не нужна помощь, включая синхронизацию с 24-часовым циклом день/ночь. Он засыпает в 11 и встает с постели каждое утро около 6:30, будильник не нужен. Это может показаться не примечательным, за исключением того, что наши циркадные часы сильно зависят от света.

Марла Феллер, нейробиолог из Калифорнийского университета в Беркли: "Если бы вы никогда не видели света, вы бы медленно меняли свой цикл сна, так что начинали бы засыпать все позже и позже ..."

Так что Криттенден – что-то вроде загадки. Он слеп, но его внутренние часы идут в 24-часовом ритме залитого солнцем мира, плюс-минус несколько минут. Это не относится ко всем слепым людям. Так что же с ним происходит?

Это приводит нас к Игнасио Провенсио, биологу из Университета Вирджинии, который в 90-х годах в аспирантуре изучал африканскую когтистую лягушку ...

Её кожа содержит клетки, которые темнеют от пигмента, когда обнаруживают свет, что помогает лягушкам сливаться с руслом реки внизу. Провенсио открыл молекулу, отвечающую за обнаружение света, которую он назвал меланопсином. И дело было не только в лягушачьей коже. Он и его команда обнаружили его в сетчатке лягушек, а также мышей. "Мы смотрели в микроскоп, и я сказал своему коллеге, который был со мной: "Мы первые люди в мире, которые действительно увидели совершенно новую сенсорную систему у млекопитающих", – включая людей.

Меланопсина нет ни в палочках, ни в колбочках. Скорее, это внутри больших нейронов, называемых клетками меланопсина, которые припаркованы в другом слое сетчатки.

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

Сатчин Панда, хронобиолог из Института Солка, сообщает, что в лабораторных экспериментах у мышей отключали меланопсин. "Эти мыши в какой-то степени могли чувствовать свет", – говорит он, но все шло не так, как надо ...

Загадка, с которой мы начали, разгадана: у Фреда Криттендена нет функционирующих палочек или колбочек, но у него есть клетки меланопсина.

Опыт Криттендена дает представление о важной системе мозга и сетчатки (помимо палочек и колбочек), которая сохраняется у некоторых слепых людей. И эта система особых меланопсиновых клеток, вероятно, позволяет мозгу Криттендена использовать свет для синхронизации своих внутренних часов ...

Michaeleen Doucleff. Can dogs smell time? Just ask Donut the dog = Могут ли собаки чуять время? Просто спросите собаку Пончик. NPR. December 22, 2022.

Тайна преследовала нашу семью десятилетиями. Как нашей собаке удавалось определять время? И не просто приблизительное время, а точное время до прибытия школьного автобуса. Каждый раз.

Угадайте, что она могла сделать? Она чуяла время (чувствовала "запах времени"), говорит психолог Александра Горовиц, изучающая когнитивные способности собак в Колумбийском университете и Барнард-колледже.

Собаки, как и люди, используют множество сигналов из окружающей среды, чтобы оценить время в течение дня. Они прислушиваются к физиологическим признакам своего тела, таким как нарастающее урчание в животе, намек на сонливость или растущую потребность ... выйти на улицу. Как и у людей, у них есть колеблющиеся гормоны, которые помогают создать встроенные часы в их телах и разумах. Они также смотрят на количество света, попадающего в комнату, или даже на угол наклона солнца. "И собаки, и люди замечают: "О, в комнате становится немного темно ... "

Но, вероятно, есть еще одна хитрость, которую мы, люди, не используем для определения времени (или, по крайней мере, мы не осознаем, что используем ее): "Это обоняние", –  говорит Горовиц. "Собаки живут в обонятельном мире, и я думаю, что они могут отслеживать время с помощью запахов".

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

Уровень запаха может быть ассоциирован с определенным событием. Запахи "запекаются во времени" в отличие от визуальных сигналов. "Запахи, которые лежат на земле или на тротуаре снаружи, рассказывают нам – или собакам – о прошлом. Например, они говорят, кто там был ...  И если на улице дует ветерок, это может нести запах кого-то, кто идет из-за угла. Так что это говорит нам кое-что о нашем ближайшем будущем."

Горовиц тут же отмечает, что "вынюхивание времени" – всего лишь гипотеза. Никто никогда не проверял это научно (хотя Би-би-си проверяла более небрежно одну семью и их питомца; гипотеза выдержала их очень ненаучный эксперимент).

По словам нейробиолога Грегори Бернса из Университета Эмори, не только собаки могут отслеживать время по запахам. Многие животные используют запахи для отслеживания времени. И даже люди.

"Например, вы знаете, мы обычно используем запах, когда проверяем продукты. Когда я открываю пакет с молоком, я проверяю его на запах, чтобы убедиться, что оно не испортилось, прежде чем использовать его ...  Каждое животное, вероятно, делает это, чтобы определить, можно ли что-то есть. Это биологически адаптивно."

Однако человеческий способ "вынюхивания времени" не кажется таким изощренным, как у собаки, вычисляющей с мельчайшей точностью время прибытия школьного автобуса. Эта точность также позволяет собакам следовать по запаху в пространстве при поиске пропавших людей, говорит когнитивист Люсия Лазаровски.

"Следящие и выслеживающие собаки, вероятно, используют интенсивность запахов в зависимости от того, насколько старым является запах, чтобы определить направление следа или тропы ...  Поэтому более новые, более свежие запахи будут более интенсивными и сильными, чем запахи, которые рассеялись и со временем стали слабее."

Таким образом, когда собаки отслеживают физическое пространство, они также отслеживают время (и наоборот). В каком-то смысле для собак время неразрывно связано с пространством. Что, если подумать, напоминает то, как физики описывают и думают о времени и пространстве: две неразделимые идеи, объединенные в один четырехмерный континуум ...

Nell Greenfieldboyce, Aaron Scott, Thomas Lu, Gisele Grayson. Zircon: The keeper of Earth's time = Циркон: хранитель земного времени. NPR. January 10, 2023.

Минерал циркон – самый древний известный кусок планеты Земля, существующий сегодня на поверхности. Возраст самых старых частиц составляет 4,37 миллиарда лет, что не так уж далеко от возраста самой Земли, которой около 4,5 миллиарда лет. И, в отличие от других минералов, от циркона "трудно избавиться".

Майкл Акерсон, геолог из Смитсоновского национального музея естественной истории: "Такие вещи, как кварц, такие вещи, как полевой шпат, – они подвергаются химической и физической эрозии до тех пор, пока не перестают быть кварцем и полевым шпатом ...  Одна из основных причин, по которой циркон так полезен, заключается в том, что циркон очень устойчив."

Эта устойчивость позволяет ученым использовать циркон для определения того, когда произошли крупные геологические события на Земле.

Почему этот минерал часто рассматривается как геологические часы, и почему он заслужил прозвище "Повелитель времени" (запись радиотрансляции).

См. также: Nell Greenfieldboyce. To peer into Earth's deep time, meet a hardy mineral known as the Time Lord = Чтобы заглянуть в глубокое время Земли, познакомьтесь с выносливым минералом, известным как Повелитель времени. NPR. December 29, 2022.

... Крошечные кристаллы циркона могут выглядеть как песок или бесполезная грязь. Но не дайте себя обмануть. С радиоактивным тиканьем, которое отмечает прохождение миллиардов лет, эти маленькие, но мощные минералы предлагают нам заглянуть в раннее развитие Земли.

... Эти выносливые кристаллы остаются стойкими перед лицом суровых ветров, сокрушительного давления или высокой температуры. И в конечном итоге они могут включиться в другие породы, которые все еще формируются. Это означает, что ученые могут раздробить самые старые горные породы Земли, пробраться сквозь обломки и найти маленькие зерна циркона, которые еще старше.

... В наши дни, чтобы узнать точный возраст циркона, ученые могут "поразить" его лазером, подобным тому, что используется в геохронологической лаборатории Университета штата Пенсильвания. Там Джошуа Гарбер показывает, как он может поместить крошечный кристалл в устройство, которое проделывает в нем маленькую дырочку и отбрасывает мельчайшие кусочки.

"А потом я пытаю их в аргоновой плазме, чтобы разбить на мельчайшие составляющие", – говорит он, объясняя, что детектор считает атомы различных химических элементов.

Важнейшими из них являются уран и свинец. Циркон любит уран и будет поглощать его по мере роста, но циркон ненавидит свинец. Это означает, что если вы обнаружите внутри свинец, то он наверняка образовался в результате распада урана, который происходит с постоянной скоростью, как тиканье часов.

"Если бы вы собирались разработать хронометр для Земли с нуля, вы бы в основном разработали датировку по циркону и урану-свинцу", – говорит Джесси Рейминк, геолог из Университета штата Пенсильвания. "Если бы вы верили в высшую силу, вы бы сказали: "О, высшая сила создала этот минерал с помощью этой конкретной системы, потому что он такой совершенный".

... Ученые привыкли думать, что Земля была раскаленным, пылающим адом в течение первых 500 миллионов лет. Но самые старые цирконы, найденные на Земле, показывают, что это не так.

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

Rebecca Hersher, Emily Kwong, Gabriel Spitzer, Thomas Lu. What does our perception of time have to do with climate change? A lot. = Какое отношение наше восприятие времени имеет к изменению климата? Большое. NPR. January 4, 2023.

Большинство людей сосредоточено на настоящем: сегодня, завтра, может быть, в следующем году ...  Эта базовая человеческая связь со временем делает изменение климата сложной проблемой. " ... трудно придумать что-то более подходящее для нашей основной психологии или наших институтов принятия решений", – говорит Энтони Лейзеровиц, директор Йельской программы по информированию об изменении климата.

Наша одержимость настоящим затмевает будущее

"Эти учреждения", в том числе компании и правительства, которые в конечном итоге способны резко сократить выбросы парниковых газов, могут быть даже более одержимы настоящим, чем отдельные люди. Например, говорит Лейзеровиц, многие компании сосредоточены на квартальной прибыли и росте. Это помогает стимулировать краткосрочное поведение, такое как аренда новых земель для добычи ископаемого топлива, что усугубляет долгосрочное изменение климата. Кроме того, у политических лидеров есть большие стимулы мыслить краткосрочно. "Президент избирается каждые четыре года. Члены Сената избираются каждые шесть лет. Члены Палаты представителей избираются каждые два года, так что они, как правило, действуют в рамках гораздо более короткого временного цикла, чем проблема изменения климата, которая разворачивается на протяжении десятилетий."

О принятии мышления "глубокого времени" на примере проблемы изменения климата.

Allison Aubrey. Time is fleeting. Here's how to stay on track with New Year's goals = Время быстротечно. Вот как не сбиться с пути к новогодним целям. NPR. January 2, 2023.

О технологиях тайм-менеджмента.

Время – вор ... , и если вы хотите достичь своих самых заветных жизненных целей, вы должны научиться им управлять. Когда мы все погружаемся в новый год со свежими решениями, психологи говорят, что нужно начать с управления своим временем.

"Управление временем имеет важное значение для подхода к умным целям", – считает Кейша Мур-Медина, терапевт из клиники Меннингера в Хьюстоне, которая помогает клиентам ориентироваться в постановке целей, используя хорошо известную стратегию, разработанную в 1980-х годах и известную под аббревиатурой SMART.

Это формула, которая поможет вам организовать свое время вокруг ваших целей.

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

Исследование, опубликованное Американской психологической ассоциацией, показало, что люди, которые регулярно следят за своим прогрессом, с большей вероятностью добьются успеха. Итак, если вы хотите подготовиться к гонке, подсчитайте свой километраж. Если вы учитесь играть на фортепиано, записывайте свою практику. Если ваша цель состоит в том, чтобы лучше питаться, записывайте свои приемы пищи.

Отслеживание дает нам долгосрочное представление о нашем прогрессе. Изо дня в день мы не всегда будем успешными. "Жизнь бросает нас налево и направо, и это нормально – не достичь цели в данный момент", – говорит Мур-Медина. Журналы и подсчеты могут служить реальной проверкой того, как далеко вы продвинулись и что вам нужно сделать по-другому, чтобы достичь своей цели.

Чтобы достичь более крупной цели, вы должны разбить ее на более мелкие части и подумать о том, действительно ли это достижимо. Это реальная проверка того, сколько времени и ресурсов вам понадобится. Иногда возникает более важный вопрос: почему я должен стремиться к этой цели?

"Цели должны быть выражением наших ценностей", – считает Эллиот Беркман, психолог из Орегонского университета. "И в той мере, в какой они являются выражением наших ценностей, они помогают расставлять приоритеты в нашем времени".

Наличие четких целей облегчает управление временем, потому что вы организуете свое время вокруг четкой миссии. Он советует людям подвергнуть сомнению мотивацию своих целей и задуматься о своих основных ценностях. Если вы собираетесь что-то сделать, спросите себя, почему?

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

Сосредоточенность на цели подобна дозе адреналина. Мур-Медина говорит, что важно ставить цели с четкими временными рамками.

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

Итог: поставьте конкретные цели и спланируйте путь вперед. Когда вы заполняете свои дни задачами и действиями, которые соответствуют вашим целям, это время потрачено не зря.

Rhitu Chatterljee. To reignite the joy of childhood, learn to live on 'toddler time' = Чтобы возродить радость детства, научитесь жить в "детское время". NPR. January 25, 2023.

Есть ли научное объяснение общему переживанию сиюминутного детства сразу после рождения детей? И почему даже когда родителям удается замедлить время в данный момент, годы все равно проходят так быстро?

Оказывается, говорят исследователи, это происходит потому, что восприятие времени нашим мозгом изменчиво и определяется тем, какой опыт мы получаем и как мы воспринимаем вещи в данный момент.

"У нас нет единого восприятия времени", – говорит Питер Це, нейробиолог из Дартмутского колледжа. "У нас есть восприятие времени в данный момент – время восприятия, можно так назвать. И затем у вас есть то, как вы относитесь ко времени, просматривая свои воспоминания".

... Мозг воспринимает время на основе того, сколько информации он обрабатывает в любой данный момент, добавляет он, что, в свою очередь, зависит от того, сколько внимания мы уделяем тому, что мы делаем и что происходит вокруг нас. "Если вы обращаете внимание, вы на самом деле обрабатываете больше единиц информации в единицу объективного времени". Это может произойти, когда мы находимся в новом месте, впитывая в себя все мелкие детали вокруг нас. Это также может произойти, когда мы переживаем эмоционально заряженный опыт.

"Итак, если вы за рулем, вас заносит и вы вот-вот врежетесь в заднюю часть автомобиля, то это кажется замедленным, потому что внезапно ваш мозг обрабатывает тонны информации, и вы полностью внимательны". То же самое относится и к приятным, эмоционально увлекательным моментам, которые мы разделяем с нашими детьми ...  Например, может показаться, что время останавливается.

"В такого рода двусторонних взаимодействиях, которые мы имеем с нашими детьми, они очень всеобъемлющи для нас, – говорит психолог Рут Огден из Ливерпульского университета Джона Мура в Великобритании. – Это радостные моменты – то, чем вы дорожите вечно. А это значит, что когда вы в них, вы ни о чем другом не думаете." Наш мозг способен обрабатывать много информации в такие моменты, создавая новые воспоминания ...

Но если воспитание детей наполнено прекрасными воспоминаниями, почему тогда в ретроспективе детство наших детей проходит так быстро? Это связано с менее веселой частью воспитания детей, объясняет Огден ...  "Воспитание детей полно рутины, оно полно организации. Оно полно – за неимением лучшего слова – монотонности".

Рассмотрим режим ухода за новорожденным. "Вы проводите много времени дома, вы тратите много времени, пытаясь уложить их спать в одно и то же время". Утомительная, скучная работа, которая заставляет родителей действовать в режиме автопилота (делали это уже сто раз). "Это та работа, которая не создает новых воспоминаний", – говорит Це. Он объясняет, что даже если бы мы были здесь внимательны, наш мозг не сохранял бы новую память о каждой смене подгузника или каждой прогулке в детский сад, потому что он не обрабатывал бы их как новые события. "Оглядываясь назад, кажется, что их либо не было вовсе, либо они были раздавлены вместе со всеми другими подобными событиями", – говорит он. "Таким образом, ваше ощущение времени ретроспективно сжато".

Но есть способ противостоять этому, говорит Огден, сосредотачиваясь меньше на рутине и больше на создании этих "прекрасных случайных моментов" с нашими детьми ...  "Чем больше вы разбиваете день на разные занятия или дела, – говорит она, – тем больше у вас шансов оставить эти приятные воспоминания – то, что вы собираетесь помнить, то, что вам поможет растянуть ваши ретроспективные чувства о том, как прошли годы."

... Возможно, это еще один способ замедлить время ...

Jon Hamilton. For 'time cells' in the brain, what matters is what happens in the moment = Для "клеток времени" в мозге важно то, что происходит в данный момент. NPR. December 20, 2022.

Время вплетено в наши личные воспоминания.

Вспомните детское падение с велосипеда, и мозг воспроизводит весь эпизод с мучительными подробностями: проблеск мокрых листьев на дороге впереди, момент невесомого ужаса, а затем болезненный удар.

Эта точная последовательность была встроена в память благодаря специальным нейронам, известным как "клетки времени" ("ячейки времени", "нейроны времени"). Когда мозг обнаруживает значимое событие, они начинают тщательно спланированную работу, говорит Марк Ховард, руководитель программы "Мозг, поведение и познание" в Бостонском университете.

"Мы обнаружили, что клетки срабатывают последовательно ...  Таким образом, ячейка номер один может выстрелить немедленно, но ячейка два немного подождет, затем ячейка три, ячейка четыре и так далее". Когда каждая клетка срабатывает, она ставит своего рода метку времени на разворачивающийся опыт. И те же самые клетки срабатывают в том же порядке, когда мы извлекаем воспоминания о пережитом, даже о чем-то обыденном. "Если я вспомню, что был на кухне и готовил чашку кофе, клетки времени, которые были активны в тот момент, снова активируются". Они воссоздают рычание кофемолки, аромат арабики, клубы пара, поднимающиеся из свежей кружки, – и ваши нейроны последовательно воспроизводят данные моменты каждый раз, когда вы вызываете память.

Эта система, по-видимому, объясняет, как мы можем виртуально путешествовать во времени и воспроизводить мысленные фильмы о нашем жизненном опыте. Есть также намеки на то, что клетки времени играют решающую роль в воображении будущих событий.

Без клеток времени в наших воспоминаниях не было бы порядка ...   В эксперименте Калифорнийского университета люди с типичным мозгом обычно запоминали события в хронологическом порядке. Но люди с повреждением гиппокампа, где находится много клеток времени, вспоминали события без учета порядка, в котором они происходили.

Клетки со своим собственным ритмом

Клетки времени были идентифицированы в гиппокампе крысы в 2011 году. Наличие таких клеток в мозге человека было подтверждено в 2020 году. Но, несмотря на свое название, эти клетки ведут себя не как часы. Их тиканье, кажется, следует правилам, которые не зависят от единиц измерения, таких как секунды и минуты. В начале любого нового события или опыта клетки времени срабатывают, как ядра попкорна, ударяющиеся о горячее масло. Это создает множество меток времени в быстрой последовательности. Секунды проходят, и стрельба становится все реже и реже. "Последовательность разворачивается с разной скоростью ... " Интервал между каждым срабатыванием становится все больше и больше, оставляя все меньше и меньше меток времени. "По сути, ваша способность различать время снижается по мере того, как все уходит в прошлое". 

До сих пор неясно, как мозг точно решает, сколько меток времени поставить или как далеко они должны быть друг от друга. Но Ховард входит в число ученых, которые считают, что для этого нужен математический подход.

Клетки времени, по-видимому, поддерживают логарифмическую шкалу времени, говорит Ховард, что позволяет им представлять время в сжатой форме. Он считает, что мозг также использует математический инструмент, называемый преобразованием Лапласа, для перемещения между возбуждением нейронов в реальном мире и их представлением в памяти. Ховард и группа ученых придумали это объяснение до того, как было установлено существование клеток времени. С тех пор исследования показали, что фактическое поведение клеток времени согласуется с данной теорией.

Но даже на математический подход ко времени могут повлиять биологические изменения ...  Есть свидетельства того, что на поведение клеток времени, как и других нейронов, влияют факторы, включающие эмоции. Когда мы переживаем сильное или пугающее событие, кажется, что мозг ставит больше временных меток, чем при обыденном опыте. Возможно, поэтому парашютисты склонны переоценивать продолжительность свободного падения в памяти.

По словам Ховарда, сети клеток времени могут даже растягивать или сжимать время по мере необходимости. Именно так мы можем распознавать слова, даже когда они произносятся очень медленно. Например, представьте, что вы слышите слово  s...e...v...e...n  в течение нескольких секунд. "Вы можете прекрасно распознать, что это семь, потому что относительная форма слогов одинакова ... " Что отличается, так это продолжительность слогов, которую может регулировать сеть клеток времени.

Для мозга время и место связаны

Клетки времени не работают в одиночку. Они являются лишь частью системы мозга для организации эпизодических воспоминаний, которые являются "нашими личными эгоцентрическими воспоминаниями – что со мной произошло, где и когда", – говорит доктор Дьёрдь Бужаки, профессор нейробиологии Биггса в Нью-Йоркском университете. Эпизодические воспоминания предназначены для событий и переживаний. Они отличаются от семантических воспоминаний, которые имеют дело с идеями и фактами, такими как имя домашнего хорька вашего друга.

Клетки времени отслеживают время в эпизодической памяти. Между тем, другая группа клеток – "клетки места" ("ячейки места", "нейроны места"), отслеживает, где вы были, когда произошел эпизод. Оба типа клеток были впервые обнаружены в гиппокампе – области мозга, отвечающей за память и навигацию. Совсем недавно они были обнаружены и в других областях мозга.

По словам Бужаки, клетки места и клетки времени не так просты, как следует из их названий. Например, если мозг обращает внимание на то, где, а не когда, клетка времени может вести себя как клетка места. " ... мы показали, что 100% нейронов могут быть клетками места, если хотите, и 100% могут быть клетками времени, в зависимости от того, как вы настроите эксперимент". Поэтому вполне логично, что люди часто используют время и расстояние в разговоре как синонимы. Спросите кого-нибудь, как далеко до следующего города, и они могут сказать, что это десять миль или десять минут езды.

Но есть более космическая проблема – с самим понятием клеток времени, говорит Бужаки. "Мозг не генерирует время ...  Кроме того, мозг не может ощущать время, потому что оно нематериально".

По словам Альберта Эйнштейна, время – это иллюзия. И, в любом случае, время не имеет большого значения для мозга, утверждает Бужаки. Важно обнаруживать изменения и последовательность событий.

Иными словами: вам нужно помнить, что вы услышали хрип змеи до того, как почувствовали ее клыки. Точное количество времени, которое занял весь опыт, в конечном счете, гораздо менее важно.

В предыдущих выпусках можно найти информацию о некоторых других публикациях этой же серии (а также публикациях, относящихся к разделу "Введение в проблему"). Дополнительно, публикацию по музыкальной тематике этой же серии можно найти далее в данном выпуске в разделе "Искусство".

Семинар с международным участием "Пространство-время: эмерджентность и мереология", Лиссабон, Португалия, 30 мая 2023 г. 

Если в основе пространства-времени лежит "не-пространственно-временная структура", а последнее возникает из первого, то пространство-время не является фундаментальной сущностью. Опираясь на это, было доказано, что фундаментальные физические объекты не могут быть пространственно-временными. Как тогда следует понимать построение отношений между фундаментальной физической онтологией и пространством-временем? В зависимости от того, адекватна ли композиция для понимания данной взаимосвязи, некоторые предлагали понимать ее в мереологических терминах [логика части-целого], тогда как другие отстаивали альтернативы, которые преодолевают мереологию.

Семинар направлен на дальнейшее изучение текущих метафизических дискуссий, касающихся этого отношения, путем рассмотрения различных точек зрения на возникновение пространства-времени и его отношения к фундаментальной физической онтологии, и, в частности, следует ли понимать это отношение в мереологических терминах.

Проводит Факультет наук Лиссабонского университета.

В числе основных докладчиков Сэм Барон (Австралийский католический университет), Батист Ле Биан и Кристиан Вутрих (Женевский университет).

Возможно онлайн-участие.

Для контактов: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Физика

Andrzej Dragan, Kacper Debski, Szymon Charzynski, Krzysztof Turzynski, Artur Ekert. Relativity of superluminal observers in 1 + 3 spacetime = Относительность сверхсветовых наблюдателей в (1 + 3)-мерном пространстве-времени. Classical and Quantum Gravity, Volume 40, Number 2. December 30, 2022. В открытом доступе.

Одно пространственное и три временных измерения.

"Мы развиваем расширение специальной теории относительности в (1 + 3)-мерном пространстве-времени для объяснения сверхсветовых инерциальных наблюдателей и показываем, что такое расширение исключает обычную динамику механических точечных частиц и заставляет использовать теоретико-полевую основу. Поэтому мы показываем, что теорию поля можно рассматривать как прямое следствие расширенной специальной теории относительности."

Так как обычный "толчок" Лоренца может трансформировать частицу, движущуюся вперед во времени (положительная энергия), в свою античастицу, движущуюся назад во времени (отрицательная энергия), всегда можно преобразовать проблемный сценарий с движущимся назад во времени объектом в такой, в котором он движется вперед во времени ...

К потребности в теоретико-полевом описании материи в терминах "волн материи" ... 

До недавнего времени считалось, что постулаты, лежащие в основе квантовой теории, фундаментальны и не могут быть выведены из чего-то более фундаментального. "В этой работе мы показываем, что обоснование квантовой теории с помощью расширенной теории относительности ... может быть естественным образом обобщено на (1 + 3)-мерное пространство-время, и такое расширение приводит к теоретико-полевой формулировке квантовой теории. Это оправдывает или, по крайней мере, обеспечивает правдоподобность аргумента, почему это расширение – не просто эксцентричное мысленное упражнение, а отражает нечто фундаментальное в симметрии законов физики."

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

О данном исследовании: Caroline Delbert. By meddling with spacetime dimensions, we could finally reach warp speed = Вмешиваясь в измерения пространства-времени, мы, наконец, смогли бы достичь варп-скорости. Popular Mechanics. February 1, 2023.

Новое исследование показывает, что "сверхсветовой наблюдатель" нуждается в трех отдельных временных измерениях для математического трюка с варп-скоростью, который "понравится даже Галилею".

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

Зачем нам три временных измерения? Чтобы понять, мы должны поговорить о некоторой математике. "Несмотря на наше обычное восприятие, время и пространство поразительно похожи в соответствии с теорией относительности, и с математической точки зрения единственная разница между ними – это знак минус где-то в уравнениях ... " (физик-теоретик Анджей Драган из Варшавского университета и Национального университета Сингапура, ведущий автор публикации). Это небольшая разница в сложной математике, но подумайте об алгебраическом примере разности двух квадратов: например, x² - 16 является результатом (x - 4)(x + 4). При одном перевернутом знаке средний член многочлена выпадает.

Но когда наблюдатель движется быстрее скорости света, меняется и разница знаков. Это потому, что время и пространство должны переворачиваться в математике. "Время сверхсветового наблюдателя становится пространством досветового ... "

Подробно и с примерами.

P. Schiansky, T. Stromberg, D. Trillo, V. Saggio, B. Dive, M. Navascues, P. Walther. Demonstration of universal time-reversal for qubit processes = Демонстрация универсального обращения времени для кубитных процессов. Optica, Volume 10, Issue 2. 2023. В открытом доступе.

Может ли обращение времени быть выполнено детерминистически? Квантовая физика действительно допускает это ...  См. релиз на EurekAlert! "Как обратить вспять неизвестные квантовые процессы": Физики из Венского университета и IQOQI Vienna показали, что для некоторых квантовых систем направление процессов во времени может быть изменено на противоположное ...  Они успешно обратили временную эволюцию отдельного фотона, не зная, как он изменился во времени или даже каковы были его начальное и конечное состояния ...  Эволюция во времени одного фотона, обращенная вспять с универсальным протоколом перемотки и квантовым переключателем ... 

Charlie Wood. How quantum physicists 'flipped time' (and how they didn’t) = Как квантовые физики "перевернули время" (и как они этого не сделали). Quanta. January 27, 2023.

Некоторые разъяснения в связи с недавними публикациями о достижениях двух исследовательских групп (помещение частицы света в суперпозицию так, чтобы она двигалась и вперед, и назад во времени ... ); см. в предыдущем выпуске.

Эти две команды заставили фотоны действовать таким образом, как если бы время текло одновременно в двух направлениях. Эксперименты демонстрируют способ потенциально повысить производительность квантовых устройств.

Тем не менее. Физики заставили частицы света одновременно претерпевать противоположные трансформации, подобно тому, как "человек превращается в оборотня, а оборотень превращается в человека". В тщательно спроектированных схемах фотоны действуют так, как если бы время текло квантовой комбинацией движения вперед и назад.

Соня Франке-Арнольд, квантовый физик из Университета Глазго в Шотландии, не участвовавшая в исследованиях: "Впервые у нас есть машина, путешествующая во времени в обоих направлениях ... "

Но, к сожалению для любителей научной фантастики, эти устройства не имеют ничего общего с DeLorean 1982 года. На протяжении всех экспериментов, проводившихся двумя независимыми группами, лабораторные часы продолжали тикать вперед. Только фотоны, пролетающие через схему, подвергались временным манипуляциям. И даже в отношении фотонов исследователи спорят о том, является ли поворот стрелы времени реальным или смоделированным.

В любом случае это загадочное явление может привести к новым видам квантовых технологий.

Джулия Рубино, исследователь из Бристольского университета: "Вы можете представить схемы, по которым ваша информация может течь в обоих направлениях ... "

Десять лет назад физики впервые осознали, что странные правила квантовой механики опровергают общепринятые представления о времени.

Суть квантовой странности такова: когда вы ищете частицу, вы всегда обнаружите ее в одном точечном месте. Но до измерения частица действует скорее как волна, у которой есть "волновая функция", распространяющаяся и колеблющаяся по нескольким маршрутам. В этом неопределенном состоянии частица существует в квантовой смеси возможных местоположений, известной как суперпозиция.

В статье, опубликованной в 2013 году, Джулио Чирибелла, физик, ныне работающий в Университете Гонконга, и его соавторы предложили схему, которая поместит события в суперпозицию временных порядков, выйдя на шаг за пределы суперпозиции местоположений в пространстве. Четыре года спустя Рубино и ее коллеги экспериментально продемонстрировали эту идею. Они направили фотон по суперпозиции двух путей: на одном он испытал событие А и затем событие В, на другом он испытал событие В и затем событие А. В некотором смысле каждое событие, казалось, вызывало другое, – явление, которое стало называться "неопределенной причинностью". Исследователи также искали квантовый аппарат, в котором время входило бы в суперпозицию течения из прошлого в будущее и наоборот, – некоторую "неопределенную стрелу времени".

Чирибелла и Цзысюань Лю поняли, что им нужна система, способная претерпевать противоположные изменения, вроде метронома, рука которого может качаться вправо или влево. Они представили такую систему в суперпозиции, подобно музыканту, одновременно щелкающему квантовым метрономом вправо и влево, и в 2020 году описали схему настройки этой системы.

Волшебники оптики сразу же начали конструировать в лаборатории "дуэльные" стрелы времени. И прошлой осенью две команды заявили об успехе.

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

По мнению Чирибеллы, эксперименты имитировали переворот стрелы времени. На самом деле, переворачивание потребовало бы организации самой ткани пространства-времени в виде суперпозиции двух геометрий, где время идет в разных направлениях. "Очевидно, что эксперимент не реализует инверсию стрелы времени ... "

Однако. Физик Часлав Брукнер полагает, что схемы делают скромный шаг за пределы моделирования. Он указывает, что измеримые свойства фотонов меняются точно так же, как если бы они прошли через настоящую суперпозицию двух геометрий пространства-времени. А в квантовом мире нет реальности, кроме того, что можно измерить. "С точки зрения самого состояния нет никакой разницы между симуляцией и реальной вещью ... " Конечно, признает он, схема может переворачивать во времени только фотоны, подвергающиеся изменению поляризации; если бы пространство-время действительно находилось в суперпозиции, дуэльные направления времени повлияли бы на все.

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

Некоторые исследователи предполагают, что вкус квантового переворота времени, связанный с путешествием во времени, может обеспечить будущую квантовую функцию "отмены" ...

Что же касается переворотов в природе квантового времени, есть авторитетное мнение, что "это очень ранние дни".

С иллюстрациями и ссылками.

Ещё: Ben Turner. 'Quantum time flip' makes light move simultaneously forward and backward in time = "Квантовый переворот времени" заставляет свет двигаться одновременно вперед и назад во времени. Live Science. December 7, 2022.

Перевернутый во времени фотон нельзя использовать для повторной постановки фильма "Назад в будущее", но он может помочь нам понять некоторые из самых загадочных явлений во Вселенной.

Впервые физики заставили свет двигаться одновременно вперед и назад во времени. Новая техника может помочь ученым улучшить квантовые вычисления и понять квантовую гравитацию.

Разделив фотон или пакет света с помощью специального оптического кристалла, две независимые группы физиков добились того, что они называют "квантовым переворотом времени", при котором фотон существует как в прямом, так и в обратном временном состоянии.

Эффект возникает в результате схождения двух странных принципов ...  Первый принцип, квантовая суперпозиция, позволяет крошечным частицам существовать во многих различных состояниях или различных версиях самих себя одновременно, пока их не наблюдают. Второй – симметрия заряда, четности и обращения времени (CPT) – утверждает, что любая система, содержащая частицы, будет подчиняться одним и тем же физическим законам, даже если заряды частиц, пространственные координаты и движения во времени перевернуты, как в зеркале. Объединив эти два принципа, физики создали фотон, который, казалось, одновременно двигался вдоль и против стрелы времени.

Теодор Стремберг, физик из Венского университета, который был первым автором одной из статей: "Концепция стрелы времени дает слово очевидной однонаправленности времени, которую мы наблюдаем в макроскопическом мире, в котором мы живем ...  На самом деле это противоречит многим фундаментальным законам физики, которые в целом симметричны во времени и поэтому не имеют предпочтительного направления времени".

Второй закон термодинамики утверждает, что энтропия системы, грубый аналог ее беспорядка, должна возрастать. Известная как "стрела времени", энтропия – одна из немногих величин в физике, которая заставляет время двигаться в определенном направлении.

Эта тенденция к росту беспорядка во Вселенной объясняет, почему легче смешивать ингредиенты, чем разделять их. Именно из-за растущего беспорядка энтропия так тесно связана с нашим ощущением времени. Знаменитая сцена в романе Курта Воннегута "Бойня номер пять" демонстрирует, как по-разному энтропия заставляет одно направление времени смотреть на другое, изображая Вторую мировую войну наоборот: пули высасываются из раненых; костры сжимаются, ... , и обращенная вспять стрела времени уничтожает беспорядок и опустошение войны.

Однако, поскольку энтропия – это прежде всего статистическое понятие, она неприменима к отдельным субатомным частицам. Фактически, в каждом взаимодействии частиц, которое ученые наблюдали до сих пор, включая до миллиарда взаимодействий в секунду, которые происходят внутри Большого адронного коллайдера, симметрия СРТ поддерживается. Таким образом, частицы, кажущиеся движущимися вперед во времени, неотличимы от частиц в зеркальной системе античастиц, движущихся назад во времени. (Антиматерия была создана из материи во время Большого взрыва и на самом деле не движется назад во времени; она просто ведет себя так, как если бы следовала по стреле времени, противоположной для обычной материи.)

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

Джулио Чирибелла: "Хорошо было бы сказать, что наш эксперимент – это моделирование экзотических сценариев, в которых фотон может эволюционировать вперед и назад во времени ...  То, что мы делаем, является аналогом некоторых экспериментов, моделирующих экзотическую физику, например, физику черных дыр или путешествия во времени".

Ludovico Lami, Bartosz Regula. No second law of entanglement manipulation after all = В итоге никакого второго закона манипулирования запутанностью. Nature Physics. January 23, 2023. В открытом доступе.

Между теориями квантовой запутанности и термодинамики появилось много плодотворных аналогий, мотивирующих стремление к аксиоматическому описанию запутанности, близкому законам термодинамики. Давняя открытая проблема заключалась в том, чтобы установить истинный "второй закон запутанности" и, в частности, уникальную функцию, которая управляет всеми преобразованиями между запутанными системами, зеркально отображая роль энтропии в термодинамике. "Вопреки предыдущим многообещающим доказательствам, здесь мы показываем, что это невозможно и что прямого аналога второму закону термодинамики установить нельзя ... "

См. также: No 'second law of entanglement' after all, claims study = В конце концов, никакого "второго закона запутанности", утверждает исследование. Phys.org. January 24, 2023.

Второй закон термодинамики часто считают одним из немногих физических законов, которые абсолютно и бесспорно верны. Закон гласит, что количество энтропии любой закрытой системы никогда не может уменьшаться. Он добавляет "стрелу времени" к повседневным событиям, определяя, какие процессы обратимы, а какие нет. Это объясняет, почему кубик льда, помещенный на горячую плиту, всегда будет таять, и почему сжатый газ всегда будет вылетать из контейнера (и никогда обратно), когда открывается клапан в атмосферу.

Только состояния с одинаковой энтропией и энергией могут быть обратимо преобразованы из одного состояния в другое. Это условие обратимости привело к открытию термодинамических процессов, таких как (идеальный) цикл Карно ...

Квантовая энтропия

Прелесть второго начала термодинамики заключается в его применимости к любой макроскопической системе, независимо от микроскопических деталей. В квантовых системах одной из таких деталей может быть запутанность: квантовая связь, благодаря которой отдельные компоненты системы имеют общие свойства. Интересно, что у квантовой запутанности много общего с термодинамикой, хотя квантовые системы в основном изучаются в микроскопическом режиме.

Ученые предложили понятие энтропии запутанности, которое в точности повторяет роль термодинамической энтропии, по крайней мере, для идеализированных квантовых систем, полностью изолированных от своего окружения.

Один из авторов публикации, исследователь квантовой информации Людовико Лами: "Квантовая запутанность – ключевой ресурс, который лежит в основе большей части возможностей будущих квантовых компьютеров. Чтобы эффективно использовать его, нам нужно научиться им манипулировать ... " Фундаментальный вопрос заключался в том, всегда ли можно обратимо манипулировать запутанностью, по прямой аналогии с циклом Карно. Важно отметить, что эта обратимость должна сохраняться, по крайней мере, в теории, даже для шумных ("смешанных") квантовых систем, которые не были идеально изолированы от окружающей среды.

Было высказано предположение, что можно установить "второй закон запутанности", воплощенный в одной функции, которая бы обобщала энтропию запутанности и управляла всеми протоколами манипулирования запутанностью. Данная гипотеза фигурирует в известном списке открытых проблем квантовой теории информации.

Нет второго закона запутанности

Отвечая на этот давний открытый вопрос, исследования, проведенные Лами (ранее в Ульмском университете, а в настоящее время в QuSoft и Амстердамском университете) и Бартошем Регулой (Токийский университет), демонстрируют, что манипуляции с запутанностью в принципе необратимы, полагая конец любым надеждам на установление второго закона запутанности.

Новый результат основан на построении определенного квантового состояния, которое очень "дорого" создавать с помощью чистой запутанности. Создание такого состояния всегда будет приводить к потере части запутанности, поскольку вложенная запутанность не может быть полностью восстановлена. В результате трансформировать такое состояние в другое и обратно по своей сути невозможно. (Существование таких состояний ранее было неизвестно.)

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

Лами говорит: "Мы можем заключить, что никакая отдельная величина, такая как энтропия запутанности, не может сказать нам все, что нужно знать о разрешенных преобразованиях запутанных физических систем. Тем самым, теория запутанности и термодинамика управляются принципиально разными и несовместимыми наборами законов."

Это может означать, что описание квантовой запутанности не так просто, как надеялись ученые. Однако гораздо большая сложность теории запутанности по сравнению с классическими законами термодинамики не является недостатком, а может позволить нам использовать запутанность для "совершения подвигов", которые иначе были бы совершенно немыслимы. "На данный момент мы знаем наверняка, что запутанность скрывает еще более богатую и сложную структуру ... "

На русском языке популярно: Мартыненко Н. Физики доказали необратимость квантовой запутанности. Это исключает аналог термодинамической энтропии в теории запутанности. N+1. 1 февраля 2023 г.

Интересно: Kazuki Doi, Jonathan Harper, Ali Mollabashi, Tadashi Takayanagi, Yusuke Taki. Pseudoentropy in dS/CFT and timelike entanglement entropy = Псевдоэнтропия в dS/CFT и времениподобная энтропия запутанности. Physical Review Letters, 130, 031601. January 19, 2023. В открытом доступе.

"Мы изучаем голографическую энтропию запутанности для dS/CFT-соответствия и вводим времениподобную энтропию запутанности для конформных теорий поля. Обе они в общем случае принимают комплексные значения и связаны между собой аналитическим продолжением. Мы утверждаем, что их правильно понимать как псевдоэнтропию. Мы находим, что мнимая часть псевдоэнтропии подразумевает появление времени в dS/CFT."

Голография в пространстве де Ситтера (dS), так называемое соответствие dS=CFT, загадочнее, чем в пространстве анти-де Ситтера (AdS). Это происходит главным образом потому, что дуальная конформная теория поля (СFT) живет на пространственноподобной поверхности, а временная координата получается из евклидовой конформной теории поля ...

Johannes Seiler. Statistical physics theorem also valid in the quantum world, study finds = Исследование показало, что теорема статистической физики действительна и в квантовом мире. Phys.org. January 20, 2023.

Физики Боннского университета экспериментально доказали, что важная теорема статистической физики применима к так называемым "конденсатам Бозе-Эйнштейна". Их результаты теперь позволяют измерить определенные свойства квантовых "суперчастиц" и вывести характеристики системы, которые в противном случае было бы трудно наблюдать ... 

Quantum entanglement maps gluons inside nuclei = Квантовая запутанность отображает глюоны внутри ядер. Physics World. February 6, 2023.

... Физики плохо понимают, как глюоны распределяются в ядерной материи. Теперь ученые из коллаборации STAR в Брукхейвенской национальной лаборатории улучшили наше понимание, используя квантовую запутанность.

Команда изучила распределение глюонов с помощью релятивистского коллайдера тяжелых ионов (RHIC), который ускоряет тяжелые ионы (электрически заряженные ядра) почти до скорости света. Недавние эксперименты на коллайдере показали, что ускоряющиеся ядра окружены облаками фотонов, линейно поляризованных в определенных направлениях относительно ядер ...

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

Поскольку пионная пара создается распадом ро-мезона, два пиона находятся в состоянии квантово-механической запутанности и остаются в таком состоянии, пока не будут обнаружены. Это приводит к интерференционной картине в детекторе, которая может быть связана с поляризацией фотона, первоначально взаимодействовавшего с глюоном ...

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

Tan Van Vu, Keiji Saito. Topological speed limit = Топологический предел скорости. Physical Review Letters, 130, 010402. January 4, 2023.

Любая физическая система эволюционирует с конечной скоростью, которая ограничена не только энергетическими затратами, но и топологической структурой, лежащей в основе динамики. "В этом письме, рассматривая такую структурную информацию, мы выводим единый топологический предел скорости для эволюции физических состояний с использованием оптимального транспортного подхода. Мы доказываем, что минимальное время, необходимое для изменения состояния, ограничено снизу дискретным расстоянием Вассерштейна, которое кодирует топологическую информацию системы, и средней по времени скоростью. Полученная оценка точна и применима к широкому диапазону динамики, от детерминистских до стохастических и от классических до квантовых систем. Кроме того, оценка дает представление о принципах построения оптимального процесса, обеспечивающего максимальную скорость. Мы демонстрируем применение наших результатов к сетям химических реакций и взаимодействующим квантовым системам многих тел."

Ingrid Fadelli. Researchers derive a unified topological speed limit for the evolution of physical states = Исследователи выводят единый топологический предел скорости эволюции физических состояний. Phys.org. January 24, 2023.

Обзорная статья. С иллюстрациями.

Researchers devise a new path toward 'quantum light' = Исследователи разрабатывают новый путь к "квантовому свету". Phys.org. February 2, 2023.

Ученые выдвинули теорию о новом механизме генерации высокоэнергетического "квантового света", который можно использовать для исследования новых свойств материи на атомном уровне.

Исследователи из Кембриджского университета вместе с коллегами из США, Израиля и Австрии разработали теорию, описывающую новое состояние света, обладающее управляемыми квантовыми свойствами в широком диапазоне частот, вплоть до частот рентгеновского излучения.  Их результаты опубликованы в журнале Nature Physics ...

Мир, который мы наблюдаем вокруг себя, можно описать в соответствии с законами классической физики, но как только мы наблюдаем вещи в атомном масштабе, во владение вступает странный мир квантовой физики. Представьте себе баскетбольный мяч: "невооруженным глазом" он ведет себя по законам классической физики, однако атомы, из которых состоит баскетбольный мяч, ведут себя в соответствии с квантовой физикой. Так же и свет.

"Свет не является исключением: от солнечного света до радиоволн, его в основном можно описать с помощью классической физики ...  Но на микро- и наноуровне начинают играть роль так называемые квантовые флуктуации, и классическая физика не может их объяснить."

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

"Мы хотели изучить систему, в которой излучатели не независимы, а коррелированы: состояние одной частицы говорит вам что-то о состоянии другой. В этом случае выходной свет начинает вести себя совсем по-другому, а его квантовые флуктуации становятся высокоструктурированными и потенциально более полезными."

Чтобы решить проблему данного типа, известную как проблема многих тел, исследователи использовали комбинацию теоретического анализа и компьютерного моделирования, где выходной свет от группы коррелированных излучателей можно было описать с помощью квантовой физики ...

Leila Sloman. Mathematicians discover the Fibonacci numbers hiding in strange spaces = Математики обнаружили числа Фибоначчи, скрывающиеся в странных пространствах. Quanta. October 16, 2022.

Недавние исследования уникальных геометрических миров выявили загадочные закономерности, в том числе последовательность Фибоначчи и золотое сечение ...  Cимплектические вложения и сопутствующие им лестницы остаются в основном загадкой, поскольку поверхности Хирцебруха составляют лишь малую часть возможных симплектических форм ...

Тоже интересно: Gary B. Meisner, Rafael Araujo. The golden ratio: The divine beauty of mathematics = Золотое сечение: божественная красота математики. Race Point Publishing. 2018. 224 страницы.

Геометрия и топология. Книга содержит большое количество иллюстраций и доступна в электронной версии.

Гэри Мейснер является основателем онлайн-сообщества золотого сечения GoldenNumber.net и разработчиком PhiMatrix – программного обеспечения для проектирования и анализа, стимулируемого золотым сечением. (Можно получить русскоязычную версию PhiMatrix.)

Рафаэль Араужо – архитектор и иллюстратор, применяющий золотое сечение в своих геометрических формулах, в том числе для "замыслов природы". Его работы публиковались в таких изданиях, как Wired Magazine, выставлялись в Стэнфордском университете и многих других престижных галереях.

В открытом доступе (фрагменты):  ... Золотая Вселенная? ... 

Chiung Hwang, Sara Pasquetti, Matteo Sacchi. Rethinking mirror symmetry as a local duality on fields = Переосмысление зеркальной симметрии как локальной дуальности на полях. Physical Review D, 106, 105014. November 17, 2022. В открытом доступе.

Предлагается алгоритм дуализации.

Дуальность типа Зайберга ...  Перемещения полей материи и изменения ранжируются так, чтобы прийти к окончательной зеркальной теории ...  Данный алгоритм "следует рассматривать как процедуру на уровне теорий поля ... "

Bernardo Porto Veronese and Carsten Gundlach. Critical phenomena in a gravitational collapse with a competing scalar field and gravitational waves in 4 + 1 dimensions = Критические явления при гравитационном коллапсе с конкурирующими скалярным полем и гравитационными волнами в (4 + 1)- мерностях. Physical Review D, 106, 104044. November 22, 2022.

При гравитационном коллапсе материи за пределами сферической симметрии обязательно присутствуют гравитационные волны. С другой стороны, гравитационные волны могут коллапсировать в черную дыру даже без материи. Поэтому можно задаться вопросом, как взаимодействие и конкуренция между полями материи и гравитационными волнами влияет на критические явления на пороге образования черной дыры. "В качестве игрушечной модели для этого мы изучаем порог образования черных дыр в (4+1)-мерностях, где мы добавляем безмассовое минимально связанное скалярное поле материи к гравитационно-волновому анзацу Бизона, Чмая и Шмидта (в двух словах, Бьянки IX в S³ × радиус × время) ... " На arXiv.

Carolin Collins Petersen. Soon we’ll detect extreme objects producing gravitational waves continuously = Скоро мы обнаружим экстремальные объекты, непрерывно производящие гравитационные волны. Universe Today. January 31,2023.

"Непрерывные" гравитационные волны ... должны существовать, хотя ни одна из них не обнаружена – пока.

Кратко об "охоте" за непрерывным потоком гравитационных волн от Scorpius X-1.

Гравитационные волны: огромное достижение науки и техники 21-го века. Новости Южного федерального университета. 11 февраля 2023 г.

Рассказывает ведущий научный сотрудник НИИ физики Южного федерального университета, кандидат физико-математических наук Виталий Александрович Бейлин.

Ludovic Petitdemange, Florence Marcotte, Christophe Gissinger. Spin-down by dynamo action in simulated radiative stellar layers = Замедление вращения под действием динамо в смоделированных лучистых звездных слоях. Science, Volume 379, Issue 6629. January 19, 2023.

На эволюцию звезды влияет динамика ее внутреннего вращения через механизмы переноса и перемешивания, которые плохо изучены. Магнитные поля могут играть роль в переносе углового момента и химических элементов, но происхождение магнетизма в лучистых звездных слоях неясно. "Используя глобальное численное моделирование, мы идентифицируем докритический переход от ламинарного течения к турбулентности, вызванный генерацией магнитного динамо. Наши результаты обладают многими свойствами теоретически предложенного механизма динамо Тайлера-Спруита, который сильно улучшает перенос углового момента в лучистых зонах. Динамо генерирует глубокие тороидальные поля, экранированные внешними слоями звезды. Этот механизм может создавать сильные магнитные поля внутри излучающих звезд без наблюдаемого поля на их поверхности." На arXiv.

О данном исследовании: Stephanie Pappas. Star cores spin surprisingly slowly – scientists now think they know why = Ядра звезд вращаются на удивление медленно – теперь ученые думают, что знают, почему. Scientific American. January 24, 2023: "Ученые обнаружили, что магнитные поля и турбулентность усиливают друг друга внутри скрытых слоев звезд, замедляя вращение звездных ядер ... " Популярно на русском языке AstroNews (с комментариями).

A new model for dark matter = Новая модель темной материи. Phys.org. January 23, 2023.

Группа исследователей из Мичиганского университета и Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга предложила модель HYPER, показывающую, как фазовый переход мог бы помочь сделать темную материю более легко обнаруживаемой ... 

Если темная материя слишком сильно взаимодействует с нормальной материей, ее (точно известное) количество, образовавшееся в ранней Вселенной, будет слишком маленьким, что противоречит астрофизическим наблюдениям. Однако если ее производить в нужном количестве, взаимодействие, наоборот, будет слишком слабым для обнаружения темной материи в современных экспериментах. Центральная идея, лежащая  в основе модели HYPER, заключается в том, что взаимодействие однажды резко меняется так, что мы можем получить лучшее из обоих миров: нужное количество темной материи и взаимодействие достаточное, чтобы его можно было обнаружить ...

Оригинальная статья в журнале Physical Review Letters (в открытом доступе). Популярно  Лента.ру - Наука.

Robert Lea. 10 questions with a cosmologist about dark energy and the expanding universe = Десять вопросов космологу о темной энергии и расширяющейся Вселенной. Popular Mechanics. January 23, 2023.

На вопросы отвечает космолог Лус Анхела Гарсия, научный сотрудник постдокторантуры Университета ECCI в Боготе (Колумбия), работающая над раскрытием тайны темной энергии.

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

Q  Как мы измеряем темную энергию и почему это проблематично для космологов?

A  Как упоминалось ранее, мы не можем измерить или обнаружить темную энергию с помощью наших нынешних инструментов. Мы не знаем как. Это означает, что нам нужно больше думать, чтобы проводить эксперименты, которые в конечном итоге позволят нам раскрыть физический состав темной энергии.

В настоящее время лучшее, что мы можем сделать, – это изучить [некоторое] влияние на большие масштабы Вселенной и структуру ее роста с помощью широких обзоров галактик.

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

Q  Если космологи решат загадку темной энергии, то какую следующую великую космологическую загадку предстоит решить?

A  Мне кажется, что следующей великой загадкой станет будущее нашей Вселенной.

Если темная энергия существует, это означает, что галактики будут удаляться друг от друга слишком далеко, чтобы их можно было увидеть друг от друга. А это означает, что в конце концов мы увидим не звездную ночь, а темную и пустую.

Тем не менее, мы узнали, что самые волнующие открытия в космологии – это те, которых мы каким-то образом не ожидали ...  именно эти неожиданные прорывы изменили наше представление о Вселенной.

"Cosmological coupling" – new evidence points to black holes as source of dark energy = "Космологическая связь": новые доказательства указывают на то, что черные дыры являются источником темной энергии. SciTechDaily. February 16, 2023.

Просматривая существующие данные, охватывающие 9 миллиардов лет, группа исследователей во главе с учеными из Гавайского университета в Маноа обнаружила первое свидетельство "космологической связи"...

Cуммарная энергия вакуума черных дыр, образовавшихся при гибели первых звезд во Вселенной, согласуется с измеренным количеством темной энергии в нашей Вселенной ...

Обобщенно по двум публикациям полученных результатов в журналах The Astrophysical Journal и The Astrophysical Journal Letters; в открытом доступе.

Дополнительно: Science and Technology Facilities Council (Ученые нашли первые доказательства того, что черные дыры являются источником темной энергии ... ); Space (Исследователи предполагают, что ответом является темная энергия в форме энергии вакуума, "своего рода энергия, включенная в само пространство-время… [которая] раздвигает Вселенную дальше друг от друга, ускоряя расширение ... ").

Alexandre Tkatchenko, Dmitry V. Fedorov. Casimir self-interaction energy density of quantum electrodynamic fields = Плотность энергии самодействия Казимира квантовых электродинамических полей. Physical Review Letters, 130, 041601. January 24, 2023. В открытом доступе.

Российские соотечественники из Люксембургского университета, Александр Ткаченко и Дмитрий Федоров, "получили ожидаемое уравнение состояния темной энергии ... " На Phys.org: "Новый подход к разгадке тайны темной энергии ...  Энергия вакуума ...  Новая интерпретация предполагает, что нулевые флуктуации приводят к поляризуемости вакуума, которую можно как измерить, так и рассчитать ...  Полученный результат хорошо согласуется с измеренными значениями космологической постоянной. [Отсюда] темную энергию можно проследить до плотности энергии самодействия квантовых полей ... " Версия перевода (Vzglyad).

Scientists release newly accurate map of all the matter in the universe = Ученые опубликовали новую точную карту всей материи во Вселенной. Edited by Tracy Marc. Fermilab News. January 31, 2023.

...  Обзор темной энергии  ... Метод улавливает как обычную материю, так и темную материю ...  С иллюстрациями и ссылками.

Журнал Physics обобщенно о трех публикациях полученных результатов в журнале Physical Review D.

См. также: Mike Albrow. What is time? = Что такое время? Fermilab at Work. March 20, 2020.

"То, что сделано, не может быть отменено". Обратитесь к Шекспиру за отличной цитатой. Он заставил леди Макбет пробормотать про себя эти простые, но глубокие слова. Кто не хотел бы, чтобы они сделали что-то по-другому? Но прошлое прошло. Разбитая чашка не соберется снова. Растворенный кубик сахара сам себя не восстановит.

Физика на самом глубоком уровне связана с пониманием пространства, времени, материи и энергии. Четыре совершенно разные вещи? Эйнштейн показал, что материя – это форма энергии. Масса может быть преобразована в энергию в виде тепла на солнце или в ядерном реакторе, а кинетическая энергия может быть преобразована в частицы новой материи в ускорителе. В той же теории относительности Эйнштейн показал, что пространство и время образуют единство: пространство-время. Другое, потому что мы можем двигаться вперед и назад в пространстве – во всех трех направлениях – но только вперед во времени.

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

Это наш этап: пространство-время, и 300 000 километров пространства равняются одной секунде времени. Это скорость света в пустом пространстве, и когда частицы приближаются к этой скорости, пространство и время смешиваются.

В крошечном мире частиц время может даже показаться движущимся обратно ...

Эйнштейн, Минковский, Фейнман ...  Fermilab.

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

Извините, я не ответил на вопрос "Что такое время?" Но для частиц, чашек и сознания время другое. Пища для (глубоких) размышлений.

Don Lincoln. Einstein's unfinished dream: Practical progress towards a theory of everything = Неосуществленная мечта Эйнштейна: Практический прогресс в создании теории всего. Oxford University Press. 2023. 328 страниц.

Дон Линкольн – старший научный сотрудник Fermilab, центра физики частиц. Член групп, открывших топ-кварк и бозон Хиггса, а также активный популяризатор науки. Сайт Дона Линкольна.

Charlie Wood. How our reality may be a sum of all possible realities = Как наша реальность может быть суммой всех возможных реальностей. Quanta. February 6, 2023.

Интеграл по траекториям Ричарда Фейнмана – это одновременно и мощная машина предсказания, и философия того, как устроен мир. Но физики все еще пытаются понять, как его использовать и что он означает.

... Альберт Эйнштейн представил гравитацию как результат искривления ткани пространства и времени. Его теория показала, что длина измерительной линейки и ход часов меняются от места к месту – другими словами, пространство-время – это податливое поле.

Другие поля имеют квантовую природу, поэтому большинство физиков ожидают, что пространство-время тоже должно иметь квантовую природу и что интеграл по траекториям должен отражать это поведение ...

Lei-Hua Liu, Mian Zhu, Wentao Luo, Yi-Fu Cai, Yi Wang. Microlensing effect of a charged spherically symmetric wormhole = Эффект микролинзирования заряженной сферически-симметричной червоточины. Physical Review D, 107, 024022. January 19, 2023.

"Мы систематически исследуем эффект микролинзирования заряженной сферически-симметричной червоточины, где источник света удален от горловины ... " На arXiv.

Популярно Study Finds: "Червоточины сквозь пространство и время могут существовать на самом деле ...  Китайская команда считает, что мы сможем обнаружить их благодаря явлению, называемому "гравитационным линзированием". Это происходит, когда галактики искажают ткань пространства, создавая естественное увеличительное стекло, которое значительно усиливает свет от удаленных фоновых объектов. При правильных условиях теоретически можно использовать червоточину, чтобы сократить межзвездное путешествие с миллионов лет до часов или даже минут ... "

См. также: Bob Yirka. If wormholes exist, they might magnify light by 100,000 times = Если червоточины существуют, они, быть может, усиливают свет в 100 000 раз. Phys.org. February 8, 2023.

Небольшая группа астрофизиков, связанных с несколькими учреждениями в Китае, нашла доказательства того, что, если червоточины реальны, они могут усиливать свет в 100 000 раз. В своей статье исследователи описывают теории, которые они разработали, и возможные варианты их применения.

О данном исследовании на русском языке Techinsider и AstroNews.

Тоже интересно: Jonathan O’Callaghan. Interstellar space: The mysterious realm beyond our heliosphere = Межзвездное пространство: загадочное царство за пределами нашей гелиосферы. New Scientist. February 15, 2023.

Межзвездное пространство может показаться непрерывным ничем (ничто), но отчасти благодаря зондам "Вояджер" мы получаем много новых сведений об экзотической химии этого региона, странных волнах и огромных пузырях.

Все атомы в звездах и планетах Вселенной составляют лишь 4% от ее обычного вещества. Остальное тонко рассредоточено в промежутках между звездами, в межзвездном и межгалактическом пространстве. То, что мы обычно называем "пустым пространством", не является ничем – это почти все.

За последнее десятилетие или около того ... исследователи показали, что ... так называемое ничто наполнено экзотическими молекулами, пульсирующие радиоволнами и разделенными на гигантские пузыри, каждый со своим характером. Теперь, когда мы начинаем более четко определять свое место в пустоте, мы начинаем понимать, что это разнообразие имеет огромное значение, – и что, поскольку Солнечная система движется к новой области межзвездного пространства, могут быть важные последствия для жизни на Земле ...

Tim Newcomb. Physicist reveals what the fourth dimension looks like ... and where it may be = Физик рассказал, как выглядит четвертое измерение... и где оно может находиться. Popular Mechanics. January 31, 2023.

Краткое содержание видеоинтервью с Брайаном Грином, одним из наиболее известных специалистов в области теории струн (Колумбийский университет) на Big Think.

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

Брайан Грин говорит, что, хотя "математика предполагает реальную возможность того, что может быть больше измерений, чем те, которые мы непосредственно ощущаем", нашему разуму трудно понять, где именно они могут быть. Мы уже движемся в трех измерениях –  влево-вправо, вперед-назад, вверх-вниз, –  так как же остается место? "В этом и есть смысл ...  Это новые места, к которым наш опыт не позволяет нам получить прямой доступ, но, согласно теоретическим представлениям, они могут быть там".

Ученый предлагает садовый шланг в качестве хорошего примера того, как выглядит четвертое измерение. Издалека этот садовый шланг невооруженным глазом может показаться одномерным. На расстоянии мы просто не можем увидеть его круглым. Но если мы воспользуемся биноклем, то сможем увидеть круглую часть. Этот пример показывает, что большие и очень большие размеры могут свернуться и стать крошечными, и их будет труднее обнаружить, как в случае с садовым шлангом.

"Эта идея может быть применима и к самому пространству (космосу)", – говорит Грин. Возможно, измерения влево-вправо, вперед-назад, вверх-вниз – просто большие, простые для нас измерения. "Но точно так же, как шланг имеет скрученное измерение, возможно, само пространство вокруг нас скручено, просто свернуто до таких фантастически малых размеров, что мы не можем видеть их глазами ...  Мы не можем их увидеть даже в самые мощные современные микроскопы".

Прямая ссылка на видеоинтервью.

S. Gutierrez, A. Camacho, H. Rios. Ultra-cold many-body systems and phenomenology of gravity theories with compact dimensions = Ультрахолодные системы многих тел и феноменология теорий гравитации с компактными размерами. Foundations of Physics, vol. 53. January 11, 2023.

Обнаружение числа сверхкомпактных измерений, содержащихся в некоторых гравитационных моделях, анализируется с использованием разрыва удельной теплоемкости при критической температуре бозе-эйнштейновского конденсата. Показано, что функция, связывающая число частиц и этот разрыв, определяет отрезок прямой линии, наклон которой зависит от числа сверхкомпактных измерений. Также рассматривается экспериментальная возможность реализации предложения.

Mark Polkovnikov, Alexander V. Gramolin, David E. Kaplan, Surjeet Rajendran, Alexander O. Sushkov. Experimental limit on nonlinear state-dependent terms in quantum theory = Экспериментальный предел нелинейных членов, зависящих от состояния, в квантовой теории. Physical Review Letters, 130, 040202. January 25, 2023.

Эволюция линейного времени – один из фундаментальных постулатов квантовой теории. Прошлые теоретические попытки ввести нелинейность в квантовую эволюцию нарушали причинную связь. Однако недавняя теория ввела нелинейные члены, зависящие от состояния, в квантовую теорию поля, сохранив причинность ... 

Об эксперименте, проведенном в рамках подхода, "вдохновленного многомировой интерпретацией квантовой теории Эверетта". На arXiv.

См. также: Raoni Wohnrath Arroyo, Jonas R. Becker Arenhart. Whence deep realism for Everettian quantum mechanics? = Откуда глубокий реализм эвереттовской квантовой механики? Foundations of Physics, vol. 52. November 9, 2022.

"Поверхностную" и "глубокую" версии научного реализма можно различить следующим образом. Поверхностный реалист удовлетворяется верой в существование постулатов наших лучших научных теорий. Напротив, глубокие реалисты утверждают, что реализм может быть законным только в том случае, если такие сущности описываются в метафизических терминах. "Мы утверждаем, что это методологическое обсуждение может быть плодотворно применено в эвереттовской квантовой механике, особенно в дебатах о существовании миров и недавнем споре между эвереттовским актуализмом и квантовым модальным реализмом. Изложив, о чем идет речь в таком споре, укажем на дилемму для реалистов: либо у нас нет доступных метафизических инструментов для ответа на требования глубинного реалиста, и реализм в данном случае не оправдан, либо такие требования метафизического облачения не являются обязательными для научного реализма, и глубокие версии реализма на самом деле не требуются." На ResearchGate (читать онлайн).

Семинар с международным участием "Время и часы", Бад-Хоннеф, Германия, 27 февраля - 3 марта 2023 г.

"Время" и "часы" – вездесущие понятия, с которыми работает каждый физик, независимо от того, носит ли работа экспериментальный или теоретический характер. Несмотря на это, теоретические значения, равно как и операциональные реализации данных концепций, далеко не очевидны и уж точно не уникальны. Целый спектр сдвигов и утраты интерпретаций происходит при переходе между классической механикой, квантовой механикой, специальной релятивистской квантовой теорией поля, общей теорией относительности и, наконец, квантовой гравитацией. В результате возникают вопросы, которые и по сей день являются предметом сложных и зачастую противоречивых дебатов.

Недавние разработки в области высокоточной метрологии отчасти помогают переосмыслить, но отчасти и подпитывают эти противоречия.

Данный семинар призван объединить ученых из разных дисциплин, чтобы способствовать продуктивному диалогу по проблемным вопросам, связанным со "временем" и "часами". "Мы специально стремимся охарактеризовать, с научной точки зрения, общее понимание того, что на самом деле влечет за собой "проблема времени". Семинар адресован в первую очередь студентам PhD, а также исследователям, не имеющим докторской степени.

Организаторы: ряд университетов Германии (Ганновер и Бремен).

Темы докладов

Часы, время и системы отсчета

    Время и системы отсчета

    Время в многоионных системах

    Экспериментальная характеристика эталонных часов

    Атомное время, часы и сравнение часов в релятивистском пространстве-времени

    Квантовые инженерные оптические часы

Время и гравитация

    Об эффектах гравитомагнитных часов

    Геометрия и причинность физических дисперсионных соотношений

    Конец испарения черной дыры

    Как (не) нарушать локальную лоренц-инвариантность в теории гравитации

Время в квантовой физике

    Время и часы в экстремальных квантовых режимах

    Время в квантовой физике

    Эквивалентность подходов к реляционной квантовой динамике в релятивистских условиях

    Квантовые часы наблюдают классическое и квантовое замедление времени

    Наблюдаемые во времени в квантовой механике

Общие аспекты времени

    О квантовых часах

    Возникновение времени в едином космосе

    Начало времени?

    Стрелы времени

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

По указанной ссылке можно найти докладчиков (Карло Ровелли, Джулиан Барбур ... )

Семинар очный. Возможно, будут публикации.

Для контактов: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Биология и медицина

Xu-Wen Wang, Yang-Yu Liu. Origins of scaling laws in microbial dynamics = Происхождение законов масштабирования в микробной динамике. Physical Review Research, 5, 013004. January 5, 2023. В открытом доступе.

Биологическая физика. Статистическая физика. Экология и эволюция.

" ... эти законы масштабирования* ... универсальны для различных сред обитания ...  Более того, мы обнаруживаем, что полностью перемешанные временные ряды дают очень похожие законы масштабирования (с точностью до изменения некоторых значений показателей), что побуждает нас предположить, что универсальные законы масштабирования в различных микробиомах в значительной степени обусловлены временной стохастичностью хозяина или факторами окружающей среды ... "

" ... мы проводим анализ типов шума и обнаруживаем, что во всех типах шума для этих временных рядов преобладают белые и розовые шумы, что указывает на их очень слабую временную структуру и сильную временную стохастичность ... "

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

Многие из законов масштабирования, описанных здесь для микробных сообществ, также наблюдались ранее в различных макроэкологических системах, несмотря на разницу более чем шесть порядков в соответствующих пространственных масштабах и масштабах взаимодействия. "Мы предполагаем, что наши простые механизмы на основе межвидовых взаимодействий и линейного мультипликативного шума могут быть универсальными для объяснения данных законов масштабирования как в макроскопических, так и микробных сообществах".

* Параметры популяций, сообществ и экосистем зависят от масштаба, в котором они измеряются.

Тоже интересно: Розенберг Г.С. Фрактальные методы анализа структуры сообществ. Принципы экологии, 2018, № 4.

" ... Утверждается, что закономерности, выявленные для мультифрактального спектра видовой структуры сообщества, в известной мере, сохраняются и для спектра родовой структуры ... "

Автор – доктор биологических наук, главный научный сотрудник Института экологии Волжского бассейна РАН.

Juraj Szavits-Nossan and Ramon Grima. Steady-state distributions of nascent RNA for general initiation mechanisms = Стационарное распределение зарождающейся РНК для общих механизмов инициации. Physical Review Research, 5, 013064. January 31, 2023. В открытом доступе.

Колебания количества зарождающейся РНК точно отражают транскрипционную активность. Однако математические модели, предсказывающие их распределение, трудно решить аналитически вследствие их немарковской природы, возникающей из-за элонгации транскрипции. "Здесь мы обходим эту проблему, получая точное соотношение между стационарным распределением зарождающейся РНК и распределением времени инициации, которое может быть вычислено для любого общего механизма инициации, описываемого набором реакций первого порядка. Мы проверяем нашу теорию, используя моделирование и данные визуализации живых клеток."

Natalia Mesa. Humans are still evolving thanks to microgenes = Люди все еще развиваются благодаря микрогенам. The Scientist. January 4, 2023,

Исследование проливает свет на крошечные гены, которые эволюционировали в геномах человека с тех пор, как мы отделились от наших предков-млекопитающих. Краткий обзор.

Michael Tabb, Tulika Bose. Can we stop aging? = Можем ли мы остановить старение? Scientific American. February 1, 2023.

Что, если бы наше тело могло вечно оставаться в расцвете сил? Что, если бы мы могли быть биологически бессмертными, как гидра – крошечное пресноводное существо, способное постоянно обновлять свои клетки? Или что, если бы мы могли повернуть время вспять, как те медузы, которые никогда не умирают, но возвращаются к прежней форме и проходят жизнь заново?

Однако большинство клеток в нашем теле не рассчитаны на всю жизнь.

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

Наша зародышевая линия продолжает жить, но наше тело – одноразовое.

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

На данный момент существует не так много инновационных способов увеличить так называемую продолжительность жизни ...  Старение встроено в нашу ДНК. И пока эксперты продолжают искать хитрые способы противодействия ему на молекулярном уровне с помощью лекарств или других методов лечения, наши тела никогда не будут вечными.

Patricia S. Daniels. Why do we age? = Почему мы стареем? National Geographic - Science. February 7, 2023.

" ... Но что заставляет клетки замедляться и умирать? Интересным является открытие роли теломер – участков ДНК, покрывающих концы хромосом, защищая их от повреждений и не позволяя слиться с другими хромосомами. Исследователи обнаружили, что каждый раз, когда клетка делится, от 50 до 100 нуклеотидов теломер отрезается. Когда теломеры достигают минимальной длины, деление клеток полностью прекращается.

Это открытие было подкреплено открытием теломеразы, фермента в бессмертных клетках (таких как стволовые клетки), который восстанавливает теломеры после каждого деления. Фермент не влияет на неделящиеся клетки, такие как в тканях мозга и сердца, а в делящихся клетках теломераза может способствовать развитию рака ... "

Краткий обзор.

Раскрывая секреты старения: исследователи обнаруживают ранее неизвестный механизм старения. SciTechDaily. February 17, 2023.

Новаторское исследование, проведенное учеными из Северо-Западного университета, выявило ранее неизвестный механизм, контролирующий старение.

Данное исследование показало, что большинство изменений на молекулярном уровне, происходящих при старении, связаны с длиной гена. Организмы уравновешивают активность коротких и длинных генов. Старение сопровождается сдвигом активности генов в сторону коротких генов ...  "Старение – это едва уловимый дисбаланс ... ", требующий, чтобы ваши клетки прилагали больше усилий для нормального функционирования.

Выводы могут привести к медицинским вмешательствам, которые замедлят или даже обратят вспять биологические признаки старения. Оригинальная статья в журнале Nature Aging (в открытом доступе).

Тоже интересно: У мышей некоторые признаки старения обратились вспять ... . Юность Сибири. 18 февраля 2023 г.

Биотехнологи использовали генную терапию для доставки комбинации белков, известных как факторы Яманаки, старым мышам. По материалам Science. Связано с использованием стволовых клеток. Дискуссионно ...

Эпигеномы вернули ткани и органы в более молодое состояние ... .  Ридус. 16 января 2023 г.: "... процесс был похож на перезагрузку неисправного компьютера, которая привела клетки к восстановлению ... "

Оригинальная статья в журнале Cell. Популярно: Medical Xpress (Потеря эпигенетической информации может привести к старению, а ее восстановление может обратить старение вспять ... ); Interesting Engineering (Недавние эксперименты на мышах показали, что старение обратимо и может перемещаться вперед и назад во времени. Информационная теория старения. Ученые считают, что старение – это потеря способности человеческих клеток читать ДНК своего тела ... ).

Reversing the clock – how exercise can mimic the effects of youthful cells = Повернуть время вспять – как упражнения могут имитировать эффект молодости клеток. SciTechDaily. February 18, 2023: " ... упражнения способствуют молекулярному профилю, согласующемуся с частичным эпигенетическим программированием. Другими словами, упражнения могут имитировать аспекты молекулярного профиля мышц, подвергшихся воздействию факторов Яманаки (таким образом, отображая молекулярные характеристики более молодых клеток) ... "

Никитин Максим Петрович, кандидат физико-математических наук, руководитель направления "Нанобиомедицина" в Научно-технологическом университете "Сириус" и завлабораторией нанобиотехнологий Московского физико-технического института, совершил прорывное открытие в области хранения информации ДНК. См. в РГ - Наука. 17 января 2023 г.

Исследование доказывает, что механизм, которым руководствовались ученые последние 70 лет, был неполным ...  Открытый фундаментальный феномен "молекулярной коммутации" позволит ученым "познать природу самых разнообразных процессов, начиная от сложных заболеваний, тайн генетики, мгновенной памяти и старения до вопросов возникновения жизни на Земле и ее эволюции".

Оригинальная статья в журнале Nature Chemistry.

Michael Dhar. Does evolution ever go backward? = [Эволюция может идти вспять?] Live Science. January 15, 2023.

В так называемой регрессивной эволюции организмы могут терять сложные черты и, тем самым, кажется, что они эволюционировали "назад" в более простые формы. Но эволюция на самом деле не идет назад в смысле повторения эволюционных шагов, говорят эксперты.

"Вероятность того, что та же лента [эволюционных изменений] будет… перевернута таким же образом, крайне мала ... " (Уильям Р. Джеффри, биолог из Мэрилендского университета).

"Регрессивная эволюция включает в себя потерю ранее развившихся форм сложности ... " (Бет Окамура, исследователь в области биологических наук из Музея естественной истории в Лондоне). Крайним примером являются миксозои, паразиты с очень простой анатомией – без рта, нервной системы или кишечника – и с очень маленькими геномами. По словам Окамуры, самый простой тип "представляет собой, по сути, одиночные клетки". Долгое время классифицируемые как одноклеточные простейшие, миксозои в конечном итоге оказались сильно регрессировавшими животными. Они произошли от книдарий, группы, в которую входят медузы, потеряв многие черты, которые больше не нужны при паразитическом образе жизни. И может показаться, что миксозои, по крайней мере морфологически, вернулись на предыдущую эволюционную стадию (Окамура). "Они как бы сходятся на одноклеточных организмах ... "

Тем не менее, эволюционный процесс не повторяет свои шаги в регрессивной эволюции (Джеффри). Пещерные существа часто претерпевают регрессивную эволюцию, теряя сложные черты, такие как глаза, которые не нужны в темноте. Но потеря глаз у пещерных рыб, например, не означает точного возвращения к первобытному предку без данных органов. Вместо этого процессы, которые ранее продуцировали глаз, останавливаются на полпути, оставляя рудиментарный глаз, заросший кожей. "Вещи могут выглядеть так, как будто они идут в обратном направлении. Но глаз не пошел назад. Он просто перестал двигаться вперед."

У пещерных рыб потерянные глаза могут аналогичным образом скрывать альтернативную сложность. Органы, реагирующие на вибрации, появляются у этих рыб в большом количестве, что дает возможность чувствовать в темноте. В уже переполненной голове эти органы нашли свободное место в пустых глазницах рыбы.

Откат через сложность

Одна из причин, по которой эволюция не повторяет свои шаги, заключается в том, что адаптации приводят к другим изменениям (по мнению Брайана Голдинга, биолога из Университета Макмастера в Онтарио). Что делает простой возврат конкретного изменения чрезвычайно сложным. "Если вы внесли изменения… вы настроите эту адаптацию, и эта адаптация будет взаимодействовать с другими генами. Теперь, если вы отмените это одно изменение, все остальные гены все равно придется изменить", чтобы повернуть эволюцию вспять. У пещерных рыб, например, первоначальное развитие глаза могло происходить с изменениями не только белков, необходимых для глаз, но и структур черепа глазницы. Мутация, затрагивающая глазной белок, не приведет к тому, что организм вернется к белку без глазницы.

Наконец, эксперты предупреждают – термин "обратная эволюция" может ошибочно подразумевать, что целью эволюции является создание более сложных форм. Однако эволюция просто отдает предпочтение тем чертам, которые делают организм более приспособленным к конкретной среде ...

Регрессивная эволюция – это обычная эволюция ...  Потеря сложности может сделать паразита или обитателя пещеры более приспособленным к новой среде – например, за счет устранения затрат энергии на создание сложного органа ...

И эволюция всегда прогрессивна в том смысле, что она отбирает черты, улучшающие приспособленность особей, в которых проявляется данная вариация ... 

Allison Whitten. Gene expression in neurons solves a brain evolution puzzle = Экспрессия генов в нейронах решает загадку эволюции мозга. Quanta. February 14, 2023.

Неокортекс нашего мозга является вместилищем нашего интеллекта. Новые данные свидетельствуют о том, что млекопитающие создали его с помощью новых типов клеток, которые они развили только после своего эволюционного отделения от рептилий.

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

Как законсервированные, так и новые типы нервных клеток встречаются по всему мозгу, а не только в отделах мозга, появившихся совсем недавно; весь мозг представляет собой "мозаику" из старых и новых типов клеток. Так утверждает Юстус Кебшулл, нейробиолог-эволюционист из Университета Джона Хопкинса.

Некоторые ученые, однако, говорят, что не так-то просто объявить дебаты оконченными.

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

См. также: Асмолов А.Г., Шехтер Е.Д., Черноризов А.М. Преадаптация к неопределенности: непредсказуемые маршруты эволюции. Москва, Акрополь, 2018. 212 страниц. В открытом доступе.

Представлен цикл статей, раскрывающих историко-эволюционный подход, как методологию исследования развивающихся систем. Особый акцент сделан на взаимоотношениях между адаптивными и преадаптивными моделями эволюции.

Какую роль играет неопределенность в эволюционном процессе? Какова родословная социальности? Может ли психология рассматриваться как одна из наук о разнообразии жизни?

Поиск ответов на эти вопросы адресован тем, кто ищет путь междисциплинарного синтеза наук о природе, человеке и обществе.

Исследование выполнено при поддержке РГНФ (проект № 16-06-00764).

По ту сторону гомеостаза ...

Универсальные свойства всех систем: от физических до психических ...

Nicholas F. Hardy, Vishwa Goudar, Juan L. Romero-Sosa, Dean V. Buonomano. A model of temporal scaling correctly predicts that motor timing improves with speed = Модель временного масштабирования правильно предсказывает, что двигательная синхронизация улучшается со скоростью. Nature Communications, vol. 9. November 9, 2018. В открытом доступе.

Синхронизация имеет основополагающее значение для сложного двигательного (моторного) поведения. Общей особенностью двигательной синхронизации ["чувства времени"] является временное масштабирование: способность воспроизводить двигательные паттерны с разной скоростью. Одна из теорий временной обработки предполагает, что мозг кодирует время в динамических паттернах нейронной активности (совокупное время, часы популяции). "Здесь мы сначала исследуем, могут ли модели рекуррентных нейронных сетей (РНС) учитывать временное масштабирование. Надлежащим образом обученные РНС демонстрируют временное масштабирование в диапазоне, аналогичном человеческому, и фиксируют сигнатуру моторного времени, закон Вебера, но предсказывают, что временная точность улучшается при более высоких скоростях. Эксперименты с психофизикой человека подтверждают это предсказание: вариабельность (изменчивость) ответов в абсолютном времени ниже при более высоких скоростях."

Полученные результаты показывают, что РНС могут учитывать временное масштабирование, и предлагают новый психофизический принцип: "эффект Вебера-Спида" (эффект "Вебера-Скорости").

Становится все более очевидным, что мозг использует разные механизмы и схемы для определения времени в разных задачах. Например, отдельные области мозга участвуют в сенсорных и моторных задачах синхронизации в масштабе от сотен миллисекунд до нескольких секунд. Данная стратегия с несколькими часами, вероятно, возникла из-за того, что разные задачи имеют разные вычислительные требования. Например, для оценки продолжительности красного сигнала светофора требуется оценка абсолютной продолжительности, но при завязывании шнурков на ботинках и игре на фортепиано необходимо учитывать относительное время и порядок активации аналогичных групп мышц. Общим свойством этих сложных форм моторного контроля является временное масштабирование: хорошо обученные двигательные действия могут выполняться с разной скоростью. Несмотря на важность временного масштабирования в двигательной области, основные психофизические и вычислительные вопросы остаются без внимания. Например, присуще ли временное масштабирование "моторному таймингу"? Другими словами, как только сложный паттерн выучен, можно ли точно ускорить или замедлить его, например, изменить скорость воспроизведения фильма?

... Связь между дисперсией и временем не является постоянной, а зависит от скорости ...

Yan-Liang Shi, Roxana Zeraati, Anna Levina, Tatiana A. Engel. Spatial and temporal correlations in neural networks with structured connectivity = Пространственные и временные корреляции в нейронных сетях со структурированной связностью. Physical Review Research, 5, 013005. January 6, 2023. В открытом доступе.

Коррелированные колебания активности нейронных популяций отражают динамику и связность сети. Временные и пространственные измерения нейронных корреляций взаимозависимы. Однако предшествующая теоретическая работа в основном анализировала корреляции либо в пространственной, либо во временной областях, не обращая внимания на их взаимодействие. "Мы показываем, что сетевая динамика и связность совместно определяют пространственно-временной профиль нейронных корреляций. Получены аналитические выражения для парных корреляций в сетях бинарных единиц с пространственно организованной связностью в одном и двух измерениях. Мы обнаружили, что пространственные взаимодействия между единицами порождают множественные временные масштабы в авто- и кросс-корреляциях. Каждая временная шкала связана с флуктуациями на определенной пространственной частоте, внося иерархический вклад в корреляции. Внешние входные данные могут модулировать временные масштабы корреляции, когда пространственные взаимодействия нелинейны, а эффект модуляции зависит от режима работы сетевой динамики. Эти теоретические результаты открывают новые способы соотнесения связности и динамики в корковых сетях посредством измерения пространственно-временных нейронных корреляций."

См. также другие публикации в журнале Physical Review Research из серии "Физика нейронауки".

Ulises Pereira-Obilinovic, Johnatan Aljadeff, Nicolas Brunel. Forgetting leads to chaos in attractor networks = Забывание приводит к хаосу в сетях аттракторов. Physical Review X, 13, 011009. January 27, 2023. В открытом доступе.

Предлагаемая теория аттракторных сетей, которые непрерывно усваивают новую информацию за счет забывания старых воспоминаний, может объяснить наблюдаемое разнообразие состояний извлечения информации в коре и, в частности, сильные временные колебания активности коры ...

См. также: Philip Ball. Memories become chaotic before they are forgotten = Воспоминания становятся хаотичными, прежде чем их забывают. Physics, 16, 14. January 27, 2023.

Модель хранения информации в мозге показывает, как воспоминания угасают с возрастом. Области мозга, активированные в тесте кратковременной памяти, накладываются на МРТ-изображения в трех разных ориентациях. Моделирование сетевых структур в качестве моделей мозга предполагает, что по мере того, как воспоминания со временем исчезают, структура мозга, которая их представляет, становится более хаотичной ...  Краткий обзор.

Our memory for objects might be better than we think = Наша память на объекты может быть лучше, чем мы думаем. Medical Xpress. January 23, 2023.

В следующий раз, когда вы будете изо всех сил пытаться вспомнить, где именно вы оставили ключи, припарковали машину или положили очки, не обязательно полностью отказываться от своей памяти. Предыдущие исследования показали, что если людям демонстрируют большое количество объектов, они очень хорошо впоследствии запоминают, какие объекты они видели. Новое исследование предполагает, что люди также удивительно хорошо знают, где и когда они видели эти объекты ...  Эксперименты свидетельствуют, что люди обладают "пространственной массивной памятью" (SMM) – для определения местоположения объектов и "временной массивной памятью" (TMM) – для того, когда объекты были увидены последний раз ...

Self-assembling proteins can store cellular 'memories' = Самособирающиеся белки могут хранить клеточную "память". Phys.org. January 2, 2023.

Когда клетки выполняют свои повседневные функции, они включают множество генов и клеточных путей. Инженеры Массачусетского технологического института теперь уговорили клетки записать историю этих событий в длинную белковую цепь, которую можно отобразить с помощью светового микроскопа.

Клетки, запрограммированные на создание данных цепей, постоянно добавляют строительные блоки, которые кодируют определенные клеточные события. Позже упорядоченные белковые цепи могут быть помечены флуоресцентными молекулами и прочитаны под микроскопом, что позволит исследователям реконструировать время событий.

Этот метод может помочь пролить свет на этапы, лежащие в основе таких процессов, как формирование памяти, реакция на лекарственное лечение и экспрессия генов.

The brain's ability to perceive space expands like the universe = Способность мозга воспринимать пространство расширяется, как Вселенная. Medical Xpress. January 5, 2023.

Исследования показывают, что нейроны гиппокампа, необходимые для пространственной навигации, памяти и планирования, представляют пространство таким образом, который соответствует нелинейной гиперболической геометрии – трехмерному пространству, экспоненциально растущему наружу (форма расширяющихся песочных часов). Ученые также выявили, что размер этого пространства растет со временем, проведенным в (некотором) месте. Причем размер увеличивается логарифмически, что соответствует максимально возможному увеличению информации, обрабатываемой мозгом ...  Популярно Naked Science: "Мозг воспринимает пространство в соответствии с геометрией Лобачевского ... "

John M. Beggs. When does the brain operate at peak performance? = Когда мозг работает с максимальной производительностью? Quanta. January 31, 2023.

Гипотеза критического мозга предполагает, что нейронные сети лучше всего работают, когда связи не слишком слабы и не слишком сильны.

Феномен критичности может объяснить внезапное появление новых свойств в широком диапазоне сложных систем, от лавин и стай птиц до крахов фондового рынка. В настоящее время нейробиологи ищут доказательства того, что критичность работает в сетях нейронов мозга.

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

"Если я выберу число от 1 до 40, а вы спросите: "Это меньше 20?" и я ответил, что да, вы сократили бы диапазон своих догадок вдвое. Это уменьшение неопределенности эквивалентно одному биту информации. Вы можете снова сократить диапазон вдвое и получить еще немного информации, спросив: "Это больше 10?" В критической точке вы можете более точно угадать, что было стимулом, поэтому можно передать больше битов информации."

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

Ощущение, что критический мозг "в самый раз", также объясняет, почему другие задачи должны быть оптимизированы. Например, рассмотрим хранение информации, управляемое активацией групп нейронов, называемых сборками. В докритической сети связи настолько слабы, что очень немногие нейроны связаны друг с другом, поэтому могут образовываться только несколько небольших сборок. В сверхкритической сети связи настолько сильны, что почти все нейроны связаны вместе, и это позволяет создать только одну большую сборку. В критической сети связи достаточно сильны, чтобы многие группы нейронов среднего размера могли соединиться, но достаточно слабы, чтобы предотвратить их слияние в одну гигантскую сборку. Этот баланс приводит к наибольшему количеству стабильных сборок, максимизации хранения информации.

И это не просто теория или моделирование: эксперименты как на изолированных сетях нейронов, так и на неповрежденном мозге подтвердили многие из данных предсказаний. Кроме того, мы видели, как эти преимущества проявляются у многих разных видов, у черепах, кошек и даже у людей. Большинство исследований были сосредоточены на внешней части мозга, известной как кора, хотя некоторые из них также включали подкорковые области. В целом исследования показали, что сети работают вблизи критической точки.

Несмотря на повсеместность рассматриваемого явления, его можно нарушить. Например, когда один глаз крысы прикрыт, ее зрительная кора отталкивается от критической точки и передает информацию более беспорядочно. (Похоже, что кора головного мозга приспосабливается к этому изменению и спонтанно возвращается к критической точке через два дня.) Точно так же, когда люди лишены сна, их мозг становится сверхкритическим, хотя хороший ночной сон может вернуть их к критической точке. Таким образом, оказывается, что мозг естественным образом склонен работать вблизи критической точки, возможно, точно так же, как тело поддерживает кровяное давление, температуру и частоту сердечных сокращений в здоровом диапазоне, несмотря на изменения в окружающей среде. Это важно для понимания неврологического здоровья: новое исследование показало, что заболевания головного мозга, такие как эпилепсия, связаны с неспособностью действовать вблизи критической точки или возвращаться к ней после того, как ее оттолкнули.

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

Самые большие вопросы теперь сосредоточены на том, как работа вблизи критической точки влияет на познание и как внешние входные данные могут заставить сеть двигаться вокруг критической точки. Идеи о критичности начали распространяться и за пределы нейронауки. Ссылаясь на некоторые из оригинальных работ о критичности живых нейронных сетей, инженеры показали, что самоорганизующиеся сети атомарных переключателей можно заставить работать вблизи критической точки, чтобы они оптимально вычисляли многие функции. Сообщество глубокого обучения также начало изучать, улучшает ли искусственные нейронные сети работа вблизи критической точки.

Гипотеза о критическом мозге может оказаться ошибочной или неполной, хотя текущие данные подтверждают ее. В любом случае, понимание, которое она дает, порождает лавину вопросов и ответов, говорящих нам о мозге и вычислениях в целом гораздо больше, чем мы знали раньше.

Catalin V. Buhusi, Warren H. Meck. What makes us tick? Functional and neural mechanisms of interval timing = Что заставляет нас тикать? Функциональные и нейронные механизмы интервального хронометража. Nature Reviews Neuroscience, vol. 6. September 15, 2005.

"Время – фундаментальное измерение жизни. Оно имеет решающее значение для принятия решений о количестве, скорости движения и скорости отдачи, а также для моторного контроля при ходьбе, речи, игре или оценке музыки и участии в спортивных состязаниях ... "

Мозг представляет время распределенным образом и сообщает время, обнаруживая совпадающую активацию различных нейронных популяций.

Theodore Raphan, Eugene Dorokhin, Andrew R. Delamater. Modeling interval timing by recurrent neural nets = Моделирование временных интервалов с помощью рекуррентных нейронных сетей. Frontiers in Integrative Neuroscience, vol. 3. August 28, 2019. В открытом доступе.

Цель исследования заключалась в применении нового подхода к демонстрации того, как центральная нервная система может кодировать время на сверхсекундном уровне с помощью рекуррентных нейронных сетей (РНС). В данном подходе используются блоки с запаздывающей обратной связью, вес обратной связи которых определяет темпоральные свойства конкретных нейронов в сетевой архитектуре.

Mehrshad Golesorkhi, Javier Gomez-Pilar, Federico Zilio, Nareg Berberian, Annemarie Wolff, Mustapha C. E. Yagoub, Georg Northoff. The brain and its time: intrinsic neural timescales are key for input processing = Мозг и его время: внутренние нейронные шкалы времени играют ключевую роль в обработке входных данных. Communications Biology, vol. 4. August 16, 2021. В открытом доступе.

"Мы обрабатываем и объединяем несколько временных шкал (масштабов) в одно значимое целое. Недавние данные свидетельствуют о том, что мозг демонстрирует сложную многоуровневую временную организацию. Различные отделы имеют разные временные шкалы, как описано концепцией внутренних нейронных временных шкал (INT); однако их функция и нейронные механизмы остаются неясными. Мы просматриваем недавнюю литературу по INT и предполагаем, что они являются ключевыми для обработки ввода.

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

Это имеет большое значение для понимания психических особенностей и психических расстройств, а также для выхода за пределы мозга в интеграции временных шкал в искусственный интеллект ... "

Сьюзан Гринфилд: Один день из жизни мозга. Нейробиология сознания от рассвета до заката. Перевод с англ. яз. 2018. 240 страниц.

Автор – известный нейробиолог и популяризатор науки. Перевод выполнен российскими учеными, сотрудниками Института прикладной физики РАН. Отрывок (о восприятии времени): "... Все нейробиологи, изучающие проблему восприятия времени, сходятся во мнениях по крайней мере в одном: в мозге нет никаких централизованных часов ... " Читать онлайн.

Wedad Alhassen, Sammy Alhassen, Jiaqi Chen, Roudabeh Vakil Monfared, Amal Alachkar. Cilia in the striatum mediate timing-dependent functions = Реснички в стриатуме опосредуют функции, зависящие от времени. Molecular Neurobiology, vol. 60. November 2, 2022. В открытом доступе. О данном исследовании НЕЙРОНОВОСТИ: " ... удаление ресничек из области полосатого тела мозга нарушает восприятие времени ... "

О восприятии времени популярно: "Чувство времени и мозг" (Наука и жизнь); "Как мозг чувствует время" (Хабр).

Психология

Stojic, S., Topic, V., Nadasdy, Z. Children and adults rely on different heuristics for estimation of durations = Дети и взрослые полагаются на разные эвристики для оценки продолжительности. Nature - Scientific Reports, vol. 13. January 19, 2023. В открытом доступе.

Время – уникальная человеческая, но повсеместно распространенная в культурном отношении концепция, приобретенная в детстве и обеспечивающая базовое измерение для эпизодической памяти и оценки продолжительности (длительности). Поскольку время, в отличие от расстояния, не имеет сенсорной репрезентации, "мы предположили, что субъекты разного возраста приписывают ему разные значения при сравнении продолжительности; дети дошкольного возраста сравнивают плотность событий, а взрослые используют понятие независимого от наблюдателя абсолютного времени ... "

О данном исследовании: Стасевич К. Почему для детей время течёт иначе, чем для взрослых. Наука и жизнь, 2023, № 2.

"Восприятие времени меняется тогда, когда у человека появляется представление об абсолютном времени, общем для всего мира".

Нейробиологические модели не объясняют, почему восприятие времени так меняется с возрастом. На помощь приходит психология.

Эксперименты венгерских ученых.

См. также: Albert Tsao, S. Aryana Yousefzadeh, Warren H. Meck, May-Britt Moser, Edvard I. Moser. The neural bases for timing of durations = Нейронные основы для расчета продолжительности. Nature Reviews Neuroscience, vol. 23. September 12, 2022.

Продолжительность определяется началом и концом, и основное различие проводится между продолжительностью, которая начинается в настоящем и заканчивается в будущем ("проспективное время"), и продолжительностью, которая начинается в прошлом и заканчивается либо в прошлом, либо в настоящем ("ретроспективное время"). Считается, что в каждом из этих случаев задействованы разные психологические процессы.

Полагается, что первый задействует часовой механизм, который точно отслеживает продолжающееся течение времени, тогда как второй задействует реконструктивный процесс, использующий как временную, так и невременную информацию из памяти о прошлых событиях. "Мы предполагаем, что с биологической точки зрения эти две формы оценки продолжительности поддерживаются вычислительными процессами, которые (оба) зависят от динамики состояния популяции, но, тем не менее, различны. Проспективный хронометраж эффективно выполняется за один шаг, где текущая динамика активности популяции непосредственно служит расчетом продолжительности, тогда как ретроспективный хронометраж выполняется в два этапа: начальное формирование динамики состояния популяции посредством процесса сегментации событий и последующее вычисление продолжительности с использованием памяти этой динамики ... "

См. в открытом доступе библиографию к статье – 335 наименований с прямыми ссылками.

Mathis Jording, David H. V. Vogel, Shivakumar Viswanathan, Kai Vogeley. Dissociating passage and duration of time experiences through the intensity of ongoing visual change = Диссоциация прохождения и продолжительности временных переживаний через интенсивность продолжающихся визуальных изменений. Nature - Scientific Reports, vol. 12. May 17, 2022. В открытом доступе.

Предполагается, что ощущение течения времени является конститутивным компонентом нашего субъективного феноменального опыта и нашей повседневной жизни, которая не связана с оценкой длительности времени. Однако наше понимание факторов, влияющих на течение времени, в основном ограничено связанными с ним эмоциональными и когнитивными переживаниями в длительных во времени ситуациях. "Здесь мы проверили влияние зрительных стимулов низкого уровня на опыт прохождения и продолжительность времени в интервалах 10–30 с."

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

Результаты убедительно свидетельствуют о различных психологических процессах, лежащих в основе восприятия течения времени и способности оценивать продолжительность времени. Обсуждаются потенциальные механизмы, лежащие в основе данных результатов, и перспективы экспериментальных подходов к прохождению опыта времени в психологических и нейробиологических исследованиях.

Jaume Boned, Joan Lopez-Moliner. Duration judgments are mediated by the similarity with the temporal context = Суждения о продолжительности опосредованы сходством с временным контекстом. Nature - Scientific Reports, vol. 12. December 30, 2022. В открытом доступе.

Восприятие продолжительности событий вокруг нас является ключевым компонентом нашего восприятия мира. Исследования в области восприятия времени были сосредоточены на многих факторах, которые могут заставить событие длиться дольше или меньше. Однако искажения длительности могут быть вызваны не только внутренними свойствами таких событий, но и наличием внешней, но одновременной стимуляции. В реальных жизненных ситуациях события не совсем изолированы во временном измерении. Когда мы обращаем внимание на какое-то событие, которое происходит в течение определенного интервала времени, другие события часто могут происходить одновременно в той же сцене. Длительность этих одновременных событий является потенциальными источниками перцептивного шума, который может повлиять на то, как мы воспринимаем продолжительность основного события, на котором пытаемся сосредоточиться. Такая параллельная информация, называемая временным контекстом, включает в себя всю темпоральную информацию в той же среде, что и воспринимаемое событие. Например, продолжительность красного сигнала светофора, которого мы ждем, может не восприниматься как такая же длительная, когда она изолирована, как когда есть много других светофоров, постоянно меняющихся в своем собственном темпе для разных полос движения ...

Исследования множественного времени показали, что одновременная информация о времени может производить эффект усреднения или центральной тенденции, когда воспринимаемая продолжительность элементов имеет тенденцию к смещению в сторону общего среднего.

"Мы хотели оценить, как этот эффект, вызванный одновременными дистракторами, может зависеть от временного сходства между стимулами ...

Мы обнаружили эффект центральной тенденции, когда суждения о целевой продолжительности систематически смещались в сторону длительности сопутствующих дистракторов. Мы предлагаем модель, основанную на концепции каналов длительности, которая может объяснить эффект центральной тенденции только с одним оцениваемым параметром ... "

Stefan Glasauer, Zhuanghua Shi. Individual beliefs about temporal continuity explain variation of perceptual biases = Индивидуальные убеждения о темпоральной непрерывности объясняют вариации предубеждений восприятия. Nature - Scientifc Reports, vol. 12. June 24, 2022. В открытом доступе.

Оценки величины широко распространены в нашей повседневной деятельности, такой как предсказание предстоящих событий, оценка пройденного расстояния и точное управление нашими движениями. Однако мы также допускаем ошибки восприятия. Некоторые из этих ошибок квалифицированы как систематические предубеждения и исследовались на протяжении всей истории психофизики. Два таких искажения восприятия – эффект центральной тенденции и секвенциальная зависимость – до сих пор горячо обсуждаются ... 

Эффект центральной тенденции относится к систематической переоценке малых величин и недооценке больших величин. Секвенциальная зависимость предполагает, что текущая оценка восприятия зависит не только от текущего стимула, но и от стимулов, данных в прошлом. Оба искажения долгое время считались неизбежными свойствами восприятия величин, и только в последнее десятилетие появилось несколько количественных теоретических подходов, связывающих их с восприятием как формой байесовского вывода ...

Восприятие таких величин, как продолжительность или расстояние, часто оказывается систематически предвзятым. Предубеждения, возникающие в результате включения предшествующих знаний в процесс восприятия, могут значительно различаться у разных людей. Вариации обычно объясняются различиями в сенсорной точности и опорой на априорные данные. Однако другим фактором, не рассмотренным до сих пор, является имплицитное представление о том, как генерируются последовательные сенсорные стимулы: независимо друг от друга или с определенной временной последовательностью. Основные типы объяснительных моделей, предложенные до сих пор (статические или итеративные) отражают это различие, но не могут адекватно объяснить индивидуальные предубеждения.

"Здесь мы предлагаем новую объединяющую модель, которая объясняет индивидуальную вариацию как сочетание сенсорной точности и представлений о временной непрерывности и предсказывает экспериментально обнаруженные изменения в предубеждениях при изменении временной непрерывности. Таким образом, согласно модели, индивидуальные различия в восприятии зависят от представлений о том, как стимулы генерируются в мире ... "

" ... Один и тот же мир выглядит для каждого из нас по-разному, даже если учесть такую базовую способность, как восприятие величин ... "

Ignacio Polti, Benoit Martin, Virginie van Wassenhove. The effect of attention and working memory on the estimation of elapsed time = Влияние внимания и рабочей памяти на оценку прошедшего времени. Nature - Scientific Reports, vol. 8. April 27, 2018. В открытом доступе.

Психологические модели восприятия времени включают внимание и память: в то время как внимание обычно регулирует поток событий, память поддерживает синхронизированные события или интервалы. Точные и, возможно, различные роли внимания и памяти в восприятии времени остаются предметом дискуссий.

"В этом поведенческом исследовании мы протестировали 48 участников в задаче на предполагаемую оценку продолжительности, пока они полностью концентрировались на времени или выполняли задачу на рабочую память (WM). Мы сообщаем, что обращение внимания на время удлиняло воспринимаемую продолжительность в диапазоне от секунд до минут, тогда как отвлечение внимания от времени сокращало воспринимаемую продолжительность. Переоценка из-за внимания ко времени не масштабировалась с продолжительностью. Наоборот, увеличение нагрузки WM систематически уменьшало субъективную продолжительность, и этот эффект масштабировался с продолжительностью. Здесь мы обсуждаем диссоциацию между вниманием и WM по времени и скалярной изменчивости с точки зрения байесовских моделей оценки времени."

Matthew S. Matell, Dillon J. McGovern. Interval timing = Интервальная синхронизация. In: Vonk, J., Shackelford, T. (eds) Encyclopedia of Animal Cognition and Behavior. Springer, Cham. January 26, 2018.

Интервальная синхронизация относится к восприятию и поведенческому контролю в отношении времени в диапазоне от секунд до минут.

Адаптация поведения к временным отношениям, возникающим в окружающей среде, имеет решающее значение для выживания и требует как восприятия, так и поведенческого контроля в отношении времени. Восприятие времени без внешней помощи, такой как часы, является настолько врожденной способностью, что ее часто упускают из виду. Мы можем легко заключить, что светофор сломан, потому что мы чувствуем, что сидим на светофоре дольше, чем обычно. Но как проявляется это чувство времени и поведенческий контроль? Такие модальности, как зрение, слух и обоняние, обрабатываются специальными сенсорными структурами, на которые воздействуют различные формы энергии в виде света, звуковых волн или летучих частиц, влияющих на восприятие. Напротив, восприятие времени не является результатом измерения изменения одной конкретной формы ... 

Путешествия во времени

Shayla Love. Collective mental time travel can influence the future = Коллективное ментальное путешествие во времени может повлиять на будущее. WIRED - Ideas. November 7, 2022.

То, как люди представляют себе прошлое и будущее общества, может влиять на отношение и поведение ...

" ... тенденция внутреннего посещения других временных линий, называемая ментальным путешествием во времени, является скорее отклонением от нормы осознанного присутствия; молодые люди, например, думают о своем будущем в среднем 59 раз в день. Психологи предположили, что эта способность путешествовать во времени за пределами нашего собственного разума является фундаментальным аспектом того, что значит быть человеком ... "

" ... По словам Карла Шпунара, адъюнкт-профессора психологии и директора Лаборатории памяти в Университете Торонто, более поздняя визуализация мозга подтвердила теорию Тульвинга, показав, что аналогичные сети активируются при воспоминании о личном прошлом и личном будущем. Основываясь на этих данных, некоторые ученые думают, что мы представляем будущее, рекомбинируя прошлый опыт, – это называется гипотезой сконструированной эпизодической симуляции ... "

" ... Люди, которых просили участвовать в утопическом мышлении, также сообщали о большей готовности участвовать в индивидуальных и коллективных действиях для достижения этого будущего ... "

 ... А люди, относящиеся к себе в будущем, могут быть более благополучными в течение десятилетнего периода ...

Это и другое. Краткий обзор.

См. также: Shahar Arzy, Istvan Molnar-Szakacs, Olaf Blanke. Self in time: imagined self-location influences neural activity related to mental time travel = Я во времени: воображаемое собственное местоположение влияет на нейронную активность, связанную с ментальным путешествием во времени. Journal of Neuroscience, Volume 28, Issue 25. June 18, 2008. В открытом доступе.

... Ментальное путешествие во времени (MTT) позволяет повторно пережить собственное прошлое, субъективно "определяя" себя в ранее испытанном месте и времени, или предварительно пережить событие, помещая себя в будущее. "Здесь мы использовали новую поведенческую парадигму в сочетании с картированием вызванных потенциалов и электрической нейровизуализацией, показав, что МТТ состоит из двух разных когнитивных процессов: абсолютного МТТ, которое представляет собой расположение себя в разные моменты времени (в прошлом, настоящем или будущем), и относительное МТТ, которое представляет собой положение самого себя по отношению к переживаемому событию (относительное прошлое и относительное будущее). Эти процессы задействуют сеть областей мозга в разные периоды времени, включая затылочно-височную, височно-теменную и передне-медиальную височную кору.

Наши результаты показывают, что в дополнение к процессам автобиографической памяти когнитивные механизмы МТТ также включают ментальные образы и самоопределение, и что относительная МТТ, а не абсолютная МТТ, в большей степени направлена на предсказание будущего, чем на воспоминание о прошлом ... "

James E. Kragel, Neal W Morton, Sean M. Polyn. Neural activity in the medial temporal lobe reveals the fidelity of mental time travel = Нейронная активность в медиальной височной доле раскрывает точность ментальных путешествий во времени. The Journal of Neuroscience, Volume 35, Issue 7. February 18, 2015. В открытом доступе.

Предлагается новая модель. " ... Эти данные свидетельствуют в пользу современных теорий, описывающих взаимодополняющие роли гиппокампа и окружающих его парагиппокампа и периренальной коры при извлечении эпизодических воспоминаний, определяющих то, как люди возвращаются к прошлому ... "

О ментальных путешествиях во времени популярно (Sputnik - Казахстан).

Олаф Гюнтер, Виталий Ведерников. С Александром фон Гумбольдтом на Алтае – ментальное путешествие во времени? Russian Sociological Review. 2021. Volume 20. No 2. В открытом доступе.

"Путешествие по следам" как ментальное перемещение во времени ...  Многомерное прошлое ...

Time travel to the past possible? This theory shows how = Возможны ли путешествия во времени в прошлое? Эта теория показывает, как. Tech Hindustan Times. February 7, 2023.

Теория вращающейся Вселенной, выдвинутая математиком Куртом Гёделем, показывает, как возможны путешествия во времени, особенно в прошлое.

Paul Sutter. Do we live in a rotating universe? If we did, we could travel back in time = Мы живем во вращающейся Вселенной? Если бы мы это сделали, мы могли бы отправиться в прошлое. Space. February 6, 2023.

Мы знаем, что планеты вращаются, но как насчет Вселенной в целом? Нет, кажется, что Вселенная не вращается; если бы это было так, путешествие во времени в прошлое могло бы стать возможным.

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

Жить во вращающейся Вселенной было бы действительно странно.

Во-первых, все наблюдатели считали бы себя центром вращения. Это означает, что если бы вы припарковались где-нибудь и убедились, что вы абсолютно неподвижны, вы бы увидели, как Вселенная вращается вокруг вас. Но если вы взяли и переместились куда-нибудь еще, даже в далекую галактику, вы все равно всегда будете видеть, как Вселенная вращается вокруг вашего нового положения ...

Чем дальше вы уходите от любого наблюдателя, тем больше скорость вращения. И это не просто вращение вещества, а вращение самого пространства-времени. Это означает, что свет, который всегда вынужден следовать за искривлением пространства-времени, совершает странные путешествия. Луч света, исходящий от наблюдателя, будет искривляться, поскольку его увлекает вращение пространства-времени. В какой-то отдаленной точке вращение будет слишком большим, и свет развернется и вернется к наблюдателю.

Это означает, что существует предел того, как далеко вы можете видеть во вращающейся вселенной, и все, что вы будете наблюдать за этим, – дубликаты изображений вашего собственного прошлого "я".

Подобное странное поведение относится не только к свету. Если вы сядете в ракету и полетите сквозь вращающуюся Вселенную, вы тоже попадете во вращение. И из-за этого вращения ваше движение будет дублироваться. Однако когда вы возвращались к исходной точке, вы оказывались на месте раньше, чем ушли. В каком-то смысле вращающаяся вселенная способна превратить ваше будущее в ваше собственное прошлое, позволяя вам путешествовать во времени.

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

См. также: Paul. M. Sutter. How a rotating universe makes time travel possible = Как вращающаяся Вселенная делает возможным путешествие во времени. Universe Today. January 11, 2023.

Оказывается, путешествовать во времени в прошлое на самом деле относительно легко. Все, что вам нужно сделать, это заставить Вселенную вращаться.

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

Гёдель обнаружил, что на самом деле Общая теория относительности прекрасно подходит для путешествий во времени в прошлое. Хитрость заключается в том, чтобы привести Вселенную в движение.

Гёдель построил относительно простую и искусственную модель Вселенной, чтобы доказать свою точку зрения. Эта вселенная вращается и содержит только один ингредиент, представляющий собой отрицательную космологическую постоянную, которая сопротивляется центробежной силе вращения, удерживая вселенную в статике.

Возможность путешествия назад во времени создает парадоксы и нарушает наше понимание причинно-следственной связи. К счастью, все наблюдения показывают, что Вселенная не вращается, поэтому мы защищены от гёделевской проблемы путешествия во времени вспять. Но по сей день остается загадкой, почему Общая теория относительности соглашается с этим, казалось бы, невозможным явлением. Гёдель использовал пример вращающейся вселенной, чтобы доказать, что общая теория относительности неполна, и он все же может быть прав.

Thomas Lewton. Neil Turok on the case for a parallel universe going backwards in time = Нил Турок рассказывает о параллельной вселенной, движущейся назад во времени. New Scientist. January 25, 2023.

Чтобы объяснить космос, не прибегая к космической инфляции, Нил Турок (бывший директор Института теоретической физики "Периметр" в Ватерлоо, Канада, а ныне Эдинбургский университет, Великобритания) предположил существование зеркальной Вселенной, движущейся назад во времени после Большого взрыва. Он рассказывает, почему данная идея настолько привлекательна.

Космологическая инфляция – это идея о том, что в свои первые моменты Вселенная подверглась внезапному, экстремальному расширению. Что общепринято, так как объясняет, почему пространство-время почти идеально плоское и почему материя в космосе выглядит так гладко распределенной в самых больших масштабах. Проблема в том, что существует множество версий инфляции, большинство из которых не привело бы к той Вселенной, которую мы наблюдаем, и необходимость такой "тонкой настройки" теории для соответствия наблюдениям заставляет некоторых физиков нервничать.

Среди них Нил Турок. Он и Латам Бойл из Института Периметра предложили альтернативу инфляции, способную объяснить эволюцию ранней Вселенной без тонкой настройки. В 2018 году, серьезно изучив одну из самых глубоких симметрий природы, они пришли к ошеломляющей гипотезе: к зеркальной вселенной, простирающейся назад во времени от Большого взрыва.

Ненаблюдаемый антикосмос трудно проглотить. Не помогло и то, что наблюдения странных частиц с помощью телескопа ANITA в Антарктиде, которые изначально рассматривались как потенциальное доказательство данной идеи, оказались ложной тревогой. Но Турок и Бойл развили свое мышление. Теперь, после шквала статей, они утверждают, что зеркальная вселенная объясняет все то, что может объяснить инфляция, а также некоторые другие загадки, в том числе темную материю и темную энергию. Они даже сделали проверяемые предсказания в попытке победить скептиков.

Интервью.

Sam Baron. Are black holes time machines? Yes, but there’s a catch = Черные дыры – машины времени? Да, но есть проблемы. The Conversation. January 3, 2023.

Черные дыры образуют естественные машины времени, позволяющие путешествовать как в прошлое, так и в будущее. Но не ждите, что в ближайшее время вернетесь к динозаврам.

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

Итак, вы нашли черную дыру и хотите использовать свой верный космический корабль, чтобы вернуться и навестить динозавров.

Есть три проблемы.

Во-первых, вы можете путешествовать только в прошлое черной дыры. Это означает, что если черная дыра была создана после того, как вымерли динозавры, то вы не сможете вернуться достаточно далеко.

Во-вторых, вам, вероятно, придется пересечь горизонт событий, чтобы попасть в петлю. Это означает, что для того чтобы выйти из цикла в определенное время в прошлом, вам нужно выйти за горизонт событий. Это также означает путешествие со скоростью, превышающей скорость света, что, мы почти уверены, невозможно.

В-третьих, и, может быть, хуже всего, вы и ваш корабль подвергнетесь "спагеттификации" ...  Когда вы пересечете горизонт событий, вы растянетесь, как лапша. На самом деле, вы, вероятно, растянетесь настолько, что будете просто цепочкой атомов, спиралевидно уходящей в пустоту.

Так что, хотя забавно думать о свойствах черных дыр искажать время, в обозримом будущем посещение динозавров должно оставаться в области фантастики.

См. также: Joshua Foo, Cemile Senem Arabaci, Magdalena Zych, Robert B. Mann. Quantum signatures of black hole mass superpositions = Квантовые признаки суперпозиций масс черных дыр. Physical Review Letters, 129, 181301. October 28, 2022.

"Мы представляем новую операционную основу для изучения "суперпозиций пространств-времён", которые представляют фундаментальный интерес для развития теории квантовой гравитации. Наш подход основан на нелокальных корреляциях в квантовой теории поля искривленного пространства-времени, что позволяет нам сформулировать метрику для пространственно-временных суперпозиций, а также охарактеризовать связь детекторов частиц с квантовым полем.

Мы применяем наш подход для анализа динамики детектора (используя модель Унру-деВитта) в пространстве-времени, порожденном черной дырой Банадоса-Тейтельбойма-Занелли в суперпозиции масс.

Мы обнаружили, что детектор демонстрирует признаки квантово-гравитационных эффектов, подтверждающих и расширяющих основополагающую гипотезу Бекенштейна о квантованном спектре масс черных дыр в квантовой гравитации. Важно отметить, что этот результат следует непосредственно из нашего подхода, без каких-либо дополнительных предположений о массовых свойствах (свойствах масс) черной дыры."

David Felce, Nicetu Tibau Vidal, Vlatko Vedral, Eduardo O. Dias. Indefinite causal orders from superpositions in time = Неопределенные причинные порядки из суперпозиций во времени. Physical Review A, 105, 062216. June 27, 2022.

"Рассматривая время события как квантовую переменную, мы выводим схему, в которой суперпозиции во времени используются для выполнения операций в неопределенном причинно-следственном порядке.

Мы используем некоторые аспекты недавно разработанного пространственно-временно-симметричного формализма событий.

Мы предлагаем конкретную реализацию схемы и восстанавливаем квантовый переключатель, в котором квантовые операции выполняются в порядке, запутанном с состоянием управляющего кубита.

Наша схема основана не на каком-то экзотическом квантовом гравитационном эффекте, а на явлениях, естественно нечетких во времени, таких как распад возбужденного атома."

Mindy Weisberger. If we live in a multiverse, where are these worlds hiding? = Если мы живем в мультивселенной, где прячутся эти миры? Live Science. October 14, 2022.

Ученые не могут точно сказать, как выглядит пространство-время, а это означает, что оно может содержать бесчисленное множество невидимых для нас вселенных ...

Зеркальная вселенная, вселенная на бранах, квантовые вселенные ...  Объясняет астрофизик и инженер Эрин Макдональд. Популярно.

Susan Lahey. Decisions, wormholes and extra dimensions: how to travel the multiverse = Решения, червоточины и дополнительные измерения: как путешествовать по мультивселенной. Popular Mechanics. January 31, 2023.

Краткий обзор существующих теорий. Со ссылками.

Искусство

Anja Drozdova. Top 5 ways to practice polyrhythms = Пять лучших способов практиковать полиритмию. Soundbrenner. September 30, 2022.

Теоретически полиритмы довольно просты, но могут оказаться сложными, когда вы на самом деле попробуете их сами ...  На конкретных примерах с иллюстрациями.

Автор – швейцарско-российский музыкант и музыкальный педагог.

См. также о полиритмах в музыке в предыдущем выпуске.

Maria Godoy. What makes that song swing? At last, physicists unravel a jazz mystery = Что делает эту песню свинговой? Наконец-то физики разгадали тайну джаза. NPR. January 18, 2023.

Почти столетие джазовые музыканты и ученые спорят о разгадке музыкальной тайны. 

Свинг* долгое время считался неотъемлемым компонентом почти всех стилей джаза ...  Вы могли бы описать свинг как ритмический феномен в джазовых выступлениях – движущее, заводное чувство, которое заставляет вас двигаться вместе с музыкой. Тем не менее, точное определение свинга долгое время ускользало от музыкантов и ученых. Джазовый трубач эпохи биг-бэндов Кути Уильямс однажды пошутил о свинге: "Описать его? Я бы лучше взялся за теорию Эйнштейна".

Естественно, физики теперь думают, что у них есть ответ на секрет свинга – и все это связано с тонкими нюансами в ритме солистов.

Это неуловимое чувство свинга в выступлениях

Спросите джазового музыканта, что такое свинг, и вы, скорее всего, услышите тот же ответ, что и у Кристиана Макбрайда.

"Свинг – это чувство", – говорит Макбрайд, джазовый басист, лауреат нескольких премий "Грэмми", музыкальный педагог и ведущий программы "Джазовая ночь" NPR в Америке. "Есть определенный язык. Есть определенная интонация ритма." Есть один определяющий компонент свинга, который легко услышать, и он связан с тем, как играются восьмые ноты. Вместо того, чтобы играть их прямо, вот так... (музыкальная вставка – слушать) ... в джазе эти ноты качаются, что означает, что сильные доли – или каждая вторая восьмая нота – проигрываются немного дольше, а необычные ноты между ними укорачиваются, создавая галопирующий ритм, вот так (музыкальная вставка – слушать).

Но джазовые музыканты знают, что одна только техника не может объяснить свинг – в конце концов, даже компьютер может качнуть ноту. 

Однако компьютер просто не будет так сильно раскачиваться. "Вы все еще не получаете настоящего правильного ощущения свинга, которое является человеческим чувством".

Ощущение свинга возникает, когда музыканты взаимодействуют друг с другом во время выступления, объясняет Макбрайд ...  Но как именно музыканты подыгрывают друг другу, чтобы создать ощущение свинга? Вот что хотел выяснить Тео Гейзель, физик-теоретик из Института динамики и самоорганизации Макса Планка и Геттингенского университета в Германии.

Физика свинга

Гейзель потратил десятилетия на изучение физики синхронизации – например, как миллиарды нейронов вашего мозга координируются друг с другом. Он также страстный саксофонист-любитель. У него даже есть группа с другими физиками (играют на конференциях). Как музыканты синхронизируются, когда пытаются создать свинг в джазе ... 

С 1980-х годов некоторые ученые и музыковеды утверждали, что ощущение свинга на самом деле создается крошечными временными отклонениями между разными музыкантами, играющими на разных типах инструментов. Чтобы проверить эту теорию, Гейзель и его коллеги взяли джазовые записи и с помощью компьютера манипулировали синхронизацией солиста по отношению к ритм-секции**. "У нас были эксперты – профессиональные и полупрофессиональные джазовые музыканты – чтобы оценить, насколько свинговыми были разные версии мелодии".

Песня, над которой они работали, была записью «Jordu», джазового стандарта ...  В одной версии, например, солист на фортепиано начинал в то же время, что и ритм-секция. В другой версии, сильные доли солиста начинались чуть-чуть позади ритм-секции, но не задерживались.

Вот как звучат эти две версии ... (музыкальная вставка – слушать).

Разницы между клипами не услышали? Ничего страшного. Гейзель говорит, что не услышат, вероятно, большинство людей. В конце концов, временные задержки, о которых мы говорим, ничтожно малы – всего 30 миллисекунд или часть времени, которая требуется, чтобы моргнуть глазом. Тем не менее, джазовые музыканты, оценивавшие клипы, заметили это.

"Они заметили разницу и почувствовали ее", – говорит Гейзель. "Они сказали нам, что слышали трения между ритм-секцией и солистом, но были поражены тем, что не могли точно определить, что происходит ... "

В другой части эксперимента исследователи также проанализировали базу данных с более чем 450 записями джазовых солистов, включая выступления таких исполнителей, как Диззи Гиллеспи, Джошуа Редман и Чарли Паркер. Они обнаружили, что почти все они использовали крошечные задержки по отношению к ритм-секции. "Было очень мало исключений". Гейзель говорит, что эти крошечные временные задержки не случайны. Они систематичны, хотя музыканты, вероятно, делают это просто интуитивно.

Итак, ученые наконец взломали шифр свинга?

"Мы многое взломали", – говорит Гейзель. Но он также говорит, что есть некоторые тайны индивидуального мастерства, которые наука, возможно, никогда не сможет разгадать.

Что касается джазовых музыкантов, ищущих секрет свинга, Макбрайд советует: изучайте великих. "Есть духовный ответ, а есть научный ответ. Вы просто должны слушать людей, которые сделали это хорошо ... " Слушайте внимательно, говорит он, и, в конце концов, тайны ритма и тайминга откроются сами собой.

*  Свинг в общем случае – "покачивание", джазовый ритмический рисунок, при котором первая из каждой пары играемых нот продлевается, а вторая сокращается.

**  Ритм-секция в общем случае – это группа музыкантов в музыкальном ансамбле или группе, которая обеспечивает основной ритм, гармонию и пульсацию аккомпанемента.

Разное

Procedures for building of reality in physics = Процедуры построения реальности в физике. EurekAlert! January 4, 2023. Об электронной книге: Schrodinger’s Cat Smile - Vol 2 = Улыбка кота Шредингера. Том 2. Bentham Science Publishers. 2022. Editors: Suprun, Sergey P., Suprun, Anatoly P., Petrenko, Victor F.

Совместный анализ содержания экспериментов в области квантовой физики и функционирования человеческого разума позволяет показать, что в основе нашего мировоззрения лежит формируемая на уровне бессознательного объектная модель реальности. Сознание испытывает "поток времени" в силу специфики восприятия в виде секвенциальной фиксации событий; вместе с необходимостью связывать объекты с точки зрения модели это создает пространственно-временное представление окружающего нас мира. Принятие ментального характера нашей конструкции реальности позволяет решить проблемы квантовой физики и ее парадоксов, тем самым открывая путь к постижению реальности. Так, предположение Пуанкаре о том, что пространство и время – ментальные конструкции, и аналогичное предположение Гейзенберга, относящееся к объектам, оказались блестящим предвидением. Взгляд Канта на пространство и время был сходным, предполагая их существование скорее в рамках субъективных переживаний, чем в реальности.

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

Феномен ЭПР и теорема Белла разрушили наши представления о пространстве и времени, локальности и причинности. Вся физика, как классическая, так и квантовая, строится на объектной метафоре, несмотря на то, что мы давно вышли за границы ее применимости. Логические парадоксы объектной интерпретации привели к тому, что физические теории свелись к набору рецептов для вычислений, в которых собственно физические понятия и вопросы стали неуместны.

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

Авторы и редакторы – ведущие ученые из Института физики полупроводников СО РАН, Факультета психологии МГУ имени М.В. Ломоносова, Института психологии РАН ... 

См. также здесь.

Adrian Kent. Hodology = Годология. Foundations of Physics, vol. 52. November 9, 2022. В открытом доступе.

"Годологический закон заставляет эволюцию Вселенной следовать определенным типам путей. Я привожу простые иллюстрации в игрушечных моделях и обсуждаю, как колмогоровская сложность характеризует степень, в которой годологические законы объясняют, а не просто описывают данные."

... Примеры соответствующих версий квантовой теории включают теории с той или иной формой копенгагенского правила коллапса, квантовую теорию, дополненную представлениями о массе и энергии, определяемыми математически (фиктивными) асимптотически поздними временными измерениями, непротиворечивую историческую версию квантовой теории ... , одномировую версию квантовой теории, определяемую ... для эвереттовских ветвей, или некоторую версию теории де Бройля-Бома ...

Dor Shohat, Yoav Lahini. Dissipation indicates memory formation in driven disordered systems = Диссипация указывает на формирование памяти в управляемых неупорядоченных системах. Physical Review Letters, 130, 048202. January 27, 2023.

Неупорядоченные и аморфные материалы часто сохраняют воспоминания о возмущениях, которые они испытали с момента подготовки. Изучение таких воспоминаний открывает путь к пониманию этого сложного класса систем. Однако часто требуется возможность измерения локальных структурных изменений в ответ на внешние воздействия. "Здесь мы показываем, что диссипация является общим макроскопическим индикатором памяти о наибольшем возмущении. С помощью экспериментов со смятыми листами при циклическом движении мы показываем, что диссипация кратковременно увеличивается при первом превышении максимального возмущения из-за необратимых структурных изменений с уникальной статистикой. Данное открытие используется для разработки новых протоколов считывания памяти, основанных только на глобальных наблюдаемых. Общая применимость этого подхода демонстрируется обнаружением аналогичного эффекта памяти в трехмерном аморфном твердом теле."

Российский ФИАН и швейцарский ETH Zurich приблизились к точному измерению Лэмбовского сдвига в экзотическом мюонном атоме. Атомная энергия 2.0. 30 января 2023 г.

" ... Эта работа поможет ученым в поисках отклонений от главной физической теории – Стандартной модели, и путей к Новой физике ... "

Оригинальная статья в журнале Nature Communications (в открытом доступе).

Детинич Г. Учёные экспериментально доказали возможность телепортации энергии. 3D News. 17 января 2023 г.

Если энергию одной из связанных квантовых частиц можно измерить, то эту же величину можно извлечь из другой связанной квантовой частицы, где бы она ни находилась ...  Краткий обзор (со ссылками на источники).

Elizabeth Gibney. What time is it on the Moon? = Сколько времени на Луне? Nature - News. January 24, 2023. В открытом доступе.

Определить лунное время непросто. Хотя определение секунды везде одинаково, общая теория относительности диктует, что часы идут медленнее в более сильных гравитационных полях. Притяжение Луны слабее земного, а это означает, что для наблюдателя на Земле лунные часы будут идти быстрее, чем земные.

По мнению ученых, лунные часы отстают примерно на 56 микросекунд за 24 часа, а по сравнению с часами на Земле скорость хода часов также будет слегка меняться в зависимости от их положения на лунной поверхности из-за вращения Луны.

"Рай для специалистов по теории относительности ... "

Как устроена вселенная: версия шумеров, которой сложно не восхищаться. Вокруг света. 27 декабря 2022 г.

Пространство, время, числа и вечная жизнь в Древнем Вавилоне ...

Stephen Hughes. Being declared dead when you’re still alive – why these very rare events occur = Быть объявленным мертвым, когда вы еще живы – почему происходят эти очень редкие события. The Conversation. February 14, 2023.

... Старый морской обычай. При пошиве брезентового савана для умершего моряка парусник последний стежок делал через нос покойного. Считалось, что введение иглы из парусины в нос является достаточно мощным стимулом, чтобы разбудить любого моряка, который на самом деле еще был жив ...

Холод …  Могут ли неврологические повреждения в результате процесса "зомбификации" объяснить популярный образ зомби?

…………………………………………………………………

Автор – старший преподаватель медицины в Университете Англия Раскин.

Joanna Thompson. Which came first: the chicken or the egg? = Что появилось раньше: курица или яйцо? Live Science. February 6, 2023.

Ответ может зависеть от того, о каком типе яйца вы говорите ...  Краткий обзор (публикаций в ведущих научных журналах).

И. Зерчанинова