Данный выпуск охватывает период с 15 декабря 2020 года по январь 2021 года плюс некоторые более ранние работы. Публикации объединены в пять разделов: Физика. Химия. Путешествия во времени. Время и пандемия. Разное.

Физика

R. Lange, N. Huntemann, J.M. Rahm, C. Sanner, H. Shao, B. Lipphardt, Chr. Tamm, S. Weyers, E. Peik. Improved limits for violations of local position invariance from atomic clock comparisons = Улучшены пределы нарушений локальной позиционной инвариантности из сравнения атомных часов . Physical Review Letters, 126, 011102. January 6, 2021.

Измерения времени как метод исследования. Рассматриваются часы с цезиевым фонтаном.

Edwin Pedrozo-Penafiel, Simone Colombo, Chi Shu, Albert F. Adiyatullin, Zeyang Li, Enrique Mendez, Boris Braverman, Akio Kawasaki, Daisuke Akamatsu, Yanhong Xiao, Vladan Vuletic. Entanglement on an optical atomic-clock transition = Запутанность на оптическом переходе атомных часов . Nature, vol. 588. December 16, 2020.

Применение нового типа атомных часов может позволить ответить на вопросы, связанные с изменением скорости света и самого времени вследствие старения вселенной, а также с зарядом электрона, гравитационными эффектами, темной материей. Предполагается, что это даже может вывести на новую физику.

Использовались атомы иттербия.

Популярно на английском языке , популярно на русском языке

Arkady Fedorov (University of Queensland), Gerard Milburn, Sally Shrapnel. Information as fuel for a quantum clock = Информация как топливо для квантовых часов. Проект 2020-2023 гг. Грант в рамках конкурса FQXI (https://fqxi.org) - Foundational Questions Institute = Институт фундаментальных вопросов.

Часы – машина, которая может работать, извлекая информацию из беспорядка. Предполагается продемонстрировать сверхпроводящую квантовую цепь, которая может переходить от часов, приводимых в движение информацией, [или информационных часов], к часам, приводимым в движение работой, в единой физической реализации, тем самым демонстрируя эквивалентность информации и топлива для квантовых часов. При этом определяются теоретические пределы точности часов, вытекающие из квантовых ограничений для извлечения информации.

На практическом уровне проект может показать пределы квантовой термодинамики для точности физических часов, что, в свою очередь, может иметь не только важные последствия для квантовых технологий в целом, но и значение для нашего понимания времени в физическом мире.

Многообещающая идея, предложенная Карло Ровелли, предполагает, что физическое время в конечном итоге зависит от концепции теплового равновесия. Предлагаемые информационные часы - версия воплощения идеи Ровелли. Поскольку термодинамика обычно рассматривается как нежелательный элемент для новой физики, такой подход вполне может открыть путь к terra incognita между квантовостью и гравитацией.

Проводимый эксперимент содержит философские аспекты, связанные с дуальностью информация / топливо.

Конкретная схема будет состоять из сверхпроводящего кубита, соединенного с резонатором, что позволит изменять свободную энергию или путем увеличения внутренней энергии через работу, или уменьшением энтропии путем извлечения информации посредством квантового измерения состояния кубита.

См. подробнее

Популярно об идее Ровелли и о тепловом времени на русском языке

Yes to breaking the speed-of-light barrier = Да преодолению скорости света . Weizmann Wonder Wander, Space & Physics. December 29, 2020.

Это могло бы произойти, если туннель достаточно длинный, но шансы практически равны нулю. Обсуждение на сайте Института имени Вейцмана.

См. S. Dumont, Tom Rivlin, Eli Pollak. The relativistic tunneling flight time may be superluminal, but it does not imply superluminal signaling = Время релятивистского туннельного полета может быть сверхсветовым, но оно не подразумевает сверхсветовой передачи сигналов . New Journal of Physics, vol. 22. September 18, 2020. В открытом доступе.

См. также: Natalie Wolchover. Quantum tunnels show how particles can break the speed of light = Квантовые туннели показывают, как частицы могут нарушать скорость света . Quanta. October 20, 2020.

Недавние эксперименты показывают, что частицы должны быть способны двигаться быстрее света, когда они квантово-механически "туннелируют" сквозь стены. Обзор.

Frank Wilczek. Fundamentals: Ten keys to reality = Основы: десять ключей к реальности . Penguin Press. January 12, 2021. 272 pages. В аудиоформате бесплатно.

Новая книга Фрэнка Вильчека, автора идеи кристалла времени, см. в предыдущем выпуске .

В этой книге он разделяет коллективное понимание ученых, исследующих физический мир, на десять широких философских тем, используя фундаментальные теории физики, от космологии до квантовой механики, для переосмысления представлений о пространстве, времени и нашем месте во Вселенной.

Интервью с Фрэнком Вильчеком .

См. также: M. P. Estarellas, T. Osada, V. M. Bastidas, B. Renoust, K. Sanaka, W. J. Munro, K. Nemoto. Simulating complex quantum networks with time crystals = Моделирование сложных квантовых сетей с временными кристаллами . Science Advances, 6, 42. October 16, 2020. В открытом доступе.

Применяется теория графов. Рассматриваются кристаллы дискретного времени с периодом 2.

Ранее: Физики из Университета Аалто и Института теоретической физики имени Ландау РАН впервые смогли провести контролируемое взаимодействие двух кристаллов времени . Оригинальная статья: S. Autti, P. J. Heikkinen, J. T. Makinen, G. E. Volovik, V. V. Zavjalov, V. B. Eltsov. AC Josephson effect between two superfluid time crystals = [Эффект Джозефсона между двумя кристаллами времени в сверхтекучей среде]. Nature Materials, vol. 20. August 17, 2020. Популярно на русском языке со схемами

Интересно: В сверхтекучей среде возможно ["нетравматичное"] превышение критической скорости . Оригинальная статья: S. Autti, S. L. Ahlstrom, R. P. Haley, A. Jennings, G. R. Pickett, M. Poole, R. Schanen, A. A. Soldatov, V. Tsepelin, J. Vonka, T. Wilcox, A. J. Woods, D. E. Zmeev. Fundamental dissipation due to bound fermions in the zero-temperature limit = Фундаментальная диссипация из-за связанных фермионов в пределе нулевой температуры . Nature Communications, 11, 4742. September 21, 2020. В открытом доступе.

Уродливая Вселенная: как поиски красоты заводят физиков в тупик . Перевод на русский язык известной книги Сабины Хоссенфельдер.

Отрывок из книги можно прочитать бесплатно.

О книге на русском языке подробно.

Химия

Bogdan Dereka, Qi Yu, Nicholas H. C. Lewis, William B. Carpenter, Joel M. Bowman, Andrei Tokmakoff. Crossover from hydrogen to chemical bonding = Переход от водорода к химической связи . Science, 371, 6525. January 8, 2021.

Если замедлить процесс. В химических реакциях, когда происходит образование или разрушение химических связей, возникают промежуточные состояния, большинство из которых существуют в течение крошечных долей секунды, что затрудняет их наблюдение и изучение. Недавно ученым, благодаря сохранению [удержанию] таких состояний, удалось открыть тип химической связи настолько новый, что это размывает четкие категории химии.

Популярно на русском языке

Академик Бучаченко А.Л. о времени в химии.

Путешествия во времени

Dan Falk. Time travel for travelers? It's tricky. = Путешествие во времени для путешественников? Это сложно . National Geographic. December 28, 2020.

Научные теории предполагают, что можно путешествовать во времени. Но в действительности все не так однозначно. Обзор с фото и видео.

В качестве выводов.

Похоже, что все согласны с тем, что никто не строит путешествующий во времени DeLorean или не проектирует червоточину на заказ в ближайшее время. Вместо этого физики сосредоточены на завершении работы, начатой Эйнштейном столетие назад.

По прошествии более 100 лет никто так и не понял, как согласовать общую теорию относительности с другой важной опорой физики 20-го века: квантовой механикой. Некоторые физики полагают, что долгожданная единая теория, известная как квантовая гравитация, позволит по-новому взглянуть на природу времени. По крайней мере, говорит Левин, кажется вероятным, что "нам нужно выйти за рамки общей теории относительности, чтобы понять время".

Между тем, неудивительно, что мы, подобно Герберту Уэллсу, продолжаем мечтать о свободе передвижения во времени так же, как мы движемся в пространстве. "Время заложено во всем, что мы делаем", - говорит Джонсон. "Это очень важно для нашего восприятия мира. Так что, имея возможность тратить время, я не удивлен, что мы одержимы этим и мечтаем об этом ".

Is time travel possible? = Путешествие во времени возможно? На сайте NASA. Обновлено 14 января 2021 г.

Краткий ответ: Хотя люди не могут сесть в машину времени и вернуться в прошлое, мы знаем, что часы на самолетах и спутниках движутся с другой скоростью, чем на Земле.

Подробнее. Словосочетание "путешествие во времени" обычно ассоциируется со скоростью, большей [или меньшей], чем 1 секунда в секунду. Такое путешествие во времени похоже на то, что можно увидеть только в фильмах или научно-фантастических книгах. Неужели это правда? Наука говорит да!

Согласно теории Эйнштейна, чем быстрее вы путешествуете, тем медленнее вы ощущаете время. Ученые провели несколько экспериментов, чтобы показать, что это правда. Например, был эксперимент, в котором двое часов были установлены на одно и то же время. При этом одни часы оставались на Земле, а другие летели в самолете (летели в том же направлении, что и Земля). После того, как самолет облетел мир, ученые сравнили показания времени. Часы на быстро летящем самолете немного отставали от часов на земле: часы на самолете двигались немного медленнее, чем 1 секунда в секунду.

Можем ли мы использовать путешествия во времени в повседневной жизни? Мы не можем использовать машину времени, чтобы путешествовать на сотни лет в прошлое или будущее. Такие путешествия во времени случаются только в книгах и фильмах. Но математика путешествий во времени действительно влияет на то, чем мы пользуемся каждый день. Например, мы используем спутники GPS, чтобы узнать, как добраться до новых мест. Ученые NASA также используют высокоточную версию GPS, чтобы отслеживать, где находятся спутники в космосе. Но знаете ли вы, что GPS полагается на вычисления путешествий во времени, чтобы помочь вам передвигаться по городу? Сочетание скорости и высоты вращения спутников GPS вокруг Земли при ослаблении гравитации высоко над орбитой спутников приводит к тому, что часы, с одной стороны, замедляют ход, и, с другой стороны, его ускоряют, вследствие чего спутники GPS, если не вносить коррективы, не смогут правильно рассчитать свое или ваше положение. Ошибки будут составлять несколько миль каждый день. Картам GPS может показаться, что ваш дом далеко от того места, где он находится на самом деле.

Путешествия во времени действительно реальны. Но это не совсем то, что вы, вероятно, видели в фильмах. При определенных условиях скорость течения времени может отличаться от 1 секунды в секунду. И есть важные причины, по которым нам нужно понимать эту реальную форму путешествия во времени.

Приводятся расчеты, ссылки, фото и видео.

Время и пандемия

Как пандемия повлияла на восприятие людьми времени . О результатах опроса (на русском языке). 12 декабря 2020 г.

Craig Callender. Why the pandemic is confusing our perception of time. Let our expert explain how our sense of time has been distorted during the current pandemic. = Почему пандемия сбивает наше восприятие времени. Позвольте нашему эксперту объяснить, как наше чувство времени было искажено во время нынешней пандемии . UC San Diego News Center. November 18, 2020.

Отвечает профессор философии, специализирующийся на экологической этике и философии науки, физики, метафизики и времени.

Nicole Wetsman. The pandemic ruined time = Пандемия испортила время . The Verge. December 15, 2020.

Статья включает обзор точек зрения исследователей Калифорнийского университета.

"Эмоции искажают восприятие времени" (психолог).

Разное

Лакшми Сандхана. Можно ли избавиться от тирании циферблата и перестать зависеть от времени? BBC Future, 21 ноября 2020 г.

"Безвременье". Статья на русском языке, в т.ч. отражающая событие, когда жители норвежского острова Соммарёй объявили, что хотят отказаться от понятия времени и стать первой в мире зоной, свободной от часов.

Подробнее о норвежском опыте на английском языке

Когда завершается жизненный цикл? Ученые о человеческой душе. Январь 2021 г.

Физик Брайан Кокс: Души, которая могла бы существовать после смерти, нет. Если бы душа существовала внутри нас, то она бы вступала в реакцию с частицами, из которых состоит тело. Но доказательств этому нет.

Подробнее на русском языке , подробнее на английском языке

Врач и биоцентрист Роберт Ланца: Душа существует. Потому что существует базовый принцип сохранения энергии. И потому что рассматриваемое как человеческая душа представляет собой вырабатываемую мозгом энергию, которая после уничтожения естественной физической оболочки обязана куда-то переместиться. Концепция многомирия.

Подробнее на русском языке и подробнее на английском языке . См. также другие статьи на сайте Роберта Ланцы .

И. Зерчанинова