Основной охватываемый период – июль - октябрь 2024 г.

Разделы: Гуманитарное знание. Физика. Биология и медицина / Психология. Путешествия во времени. Разное. Часть 3

КРИСТАЛЛЫ ВРЕМЕНИ 2025: Международная конференция по кристаллам времени и темпоральным явлениям, Четраро, Италия, 14-16 июля 2025 г.

Физика

Robert Hazen. Is there a second arrow of time? New research says yes = Есть ли вторая стрела времени? Новое исследование говорит да. Big Think. June 24, 2024.

"Мы можем ошибаться. Но если мы правы, это чрезвычайно важно". Доктор Роберт Хейзен о недостающем законе природы, который мог бы объяснить, почему возникает жизнь.

"Закон увеличения функциональной информации" как вторая стрела времени. Данная идея предполагает, что, хотя Вселенная стареет и расширяется, она становится более организованной и функциональной, что почти противоположно теориям, связанным с растущим космологическим беспорядком. Эти две "стрелы" – одна энтропии и одна организованной информации – вполне могут идти параллельно друг другу. Если теория верна, она может стать новаторской в том, как мы воспринимаем время, эволюцию и саму ткань реальности. По результатам исследования.

…………………………………………………………………………………….

"У нас есть около 10 законов природы, только один из которых в настоящее время имеет стрелу времени. Это второй закон термодинамики: увеличение энтропии – это беспорядок; это распад.

Мы все стареем. Мы все умираем. Но второй закон не объясняет, почему всё развивается; почему жизнь возникает из нежизни ...  Мы думаем, что существует недостающий закон, вторая стрела времени, которая описывает это увеличение порядка ...  Мы думаем, что по какой-то причине пропала вторая стрела времени. И эта стрела связана с увеличением количества информации, увеличением порядка, увеличением структуры, которая идет бок о бок со стрелой увеличения беспорядка и увеличения хаоса, энтропии ... "

В основе всего, с точки зрения недостающего закона, лежит эволюция. Вы сразу же подумаете о Дарвине, однако идея отбора выходит далеко за рамки Дарвина и жизни. Это применимо, относится к эволюции атомов, эволюции минералов, эволюции планет, атмосфер и океанов: увеличение разнообразия, структуры и сложности систем с течением времени. Эволюция – просто отбор по функции. И это касается любой системы ... 

В минеральном мире вы выбираете организации, совокупности, структуры атомов, которые сохраняются и могут существовать миллиарды лет даже в новых средах. Они не ломаются, не растворяются, не выветриваются. Что очень похоже на биологическую эволюцию, но отличается в деталях ...  Закон эволюции. И если есть закон, то он должен быть количественным. У него должна быть метрика, нужно уметь что-то измерить ...

"Позвольте мне посмотреть, смогу ли я объяснить это вам, потому что мне потребовалось некоторое время, чтобы понять это самому. Представьте себе систему, развивающуюся систему, которая потенциально способна формировать огромное количество различных конфигураций. Допустим, это атомы, образующие минералы, и у вас есть десятки различных минералообразующих элементов, и они могут располагаться по-разному. И 99,99999999 – я могу продолжать – процентов этих конфигураций не будут работать. Они развалятся. Они никогда не сформируются. Крошечная-крошечная фракция образует стабильный минерал, а в итоге вы получаете несколько стабильных минералов и множество отходов. Теперь все, что вам нужно сделать, это подумать об этой дроби".

Если стабильна одна из ста триллионов, триллионов, триллионов, триллионов возможностей, эту долю можно представить как информацию, крошечную информацию, которая будет увеличиваться. И эволюцию можно рассматривать как увеличение функциональной информации, потому что, отбирая всё лучшие и лучшие результаты, вы выбираете минералы, которые становятся всё более и более стабильными ...

"Вам нужно больше информации, и каждая ступень эволюционной лестницы ведет вас к увеличению функциональной информации. Итак, наш закон, наш недостающий закон, вторая стрела времени, называется "Закон увеличения функциональной информации". И это параллельная стрела времени, которая, как мы думаем, существует, и которую мы хотим понять".

Идея увеличения функциональной информации имеет глубокое значение. К примеру, функциональная информация кофейной чашки. У вас есть группа атомов, и эти атомы могут находиться в триллионах триллионов триллионов различных конфигураций, но лишь крошечная часть этих конфигураций вместит чашку кофе. Теперь представьте себе кофейную чашку как пресс-папье ...  У всех есть такая возможность, и это неплохо получается, но можно сделать пресс-папье получше. А отвертка из кофейной чашки получается ужасная. Итак, мы говорим, что кофейная чашка имеет ценность как кофейная чашка. Она имеет некоторую ценность как пресс-папье, однако не имеет никакой ценности как отвертка. Это зависит от контекста.

Вот почему вторая стрела времени трудна для науки, потому что она утверждает, что в мире природы есть что-то, что не является абсолютным. .........................................................................................................................................

Автор – известный специалист в области физики минералов, астробиолог, ведущий минералог Лаборатории Земли и планет Карнеги, профессор наук о Земле Кларенса Робинсона в Университете Джорджа Мейсона. Более чем 400 публикаций. 25 книг, некоторые из которых можно найти через сайт Carnegie Science.

См. также: Ethan Siegel. The only two "arrows of time" we have don't match = Единственные две "стрелы времени", которые у нас есть, не совпадают. Big Think. June 27, 2024.

Наша термодинамическая стрела времени объясняет, почему энтропия любой изолированной системы всегда возрастает. Но она не может объяснить то, что мы воспринимаем.

Один из самых необычных фактов нашего существования в этой Вселенной заключается в том, что мы ощущаем течение времени в одном и только одном направлении: вперед, независимо от того, что еще мы делаем. Эта перцептивная, "чувствительная", воспринимаемая нами стрела времени является одной из величайших загадок существования, поскольку никакой другой физический закон или свойство не объясняет, почему это так. Термодинамическая стрела энтропии?

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

Эти две стрелы, к сожалению, не могут быть одной и той же; термодинамическая стрела времени бесполезна для объяснения воспринимаемой нами стрелы времени. Хотя некоторые утверждают обратное, наука совершенно ясно говорит об этом.

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

Другими словами, стрела времени всегда указывает вперед для всего, что существует в нашей Вселенной. Но это загадка для фундаментальной физики, поскольку нет объяснения, почему время ведет себя таким образом.

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

Насколько мы можем судить, второй закон термодинамики верен: энтропия никогда не уменьшается ни для одной замкнутой и изолированной системы во Вселенной ...  Верно также и то, что время, как его воспринимает каждый, всегда течет только в одном направлении: вперед, для всех наблюдателей, с одинаковой экспериментальной скоростью для всех. Однако многие не понимают, что эти два типа стрел – термодинамическая стрела энтропии и перцептивная стрела времени – не взаимозаменяемы.

В период космической инфляции, предшествовавшей Большому взрыву, когда энтропия остается низкой и постоянной, время все еще бежит вперед. Когда последняя звезда сгорит, и в окончательно пустой Вселенной будет полностью доминировать темная энергия, время все равно будет идти вперед. И повсюду между ними, вне независимости от того, что происходит во Вселенной, или энтропии любой системы внутри этой Вселенной, время по-прежнему будет течь вперед с одинаковой, универсальной скоростью для всех наблюдателей: одна секунда в секунду. "Если вы хотите знать, почему вчерашний день находится в неизменном прошлом, завтра наступит через день, а настоящее – это то, что вы испытываете прямо сейчас, вы в хорошей компании; никто не знает, почему время обладает этими свойствами. Однако мы знаем, что термодинамика, какой бы интересной она ни была, не дает решения этой загадки".

Автор – известный астрофизик-теоретик ...

James Felton. Time's arrow within glass appears to go in both directions, raising huge questions = Стрела времени внутри стекла движется в обоих направлениях, что поднимает огромные вопросы. Edited by Francesca Benson. IFLSCIENCE. August 15, 2024.

Второй закон термодинамики хотел бы поговорить. Еще раз о времени для некоторых материалов.

Исследование движения молекул внутри стекла обнаружило нечто весьма удивительное, если предположить, что результаты можно воспроизвести. Процессы в стекле и некоторых других материалах с похожими свойствами, по-видимому, обратимы во времени, что потенциально может рассказать нам кое-что интересное о втором законе термодинамики.

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

Почти все физические законы обратимы во времени, от уравнения Шрёдингера до законов классической механики Ньютона. Воспроизведите их в обратном порядке, и они будут выглядеть одинаково в любом случае. Однако второй закон термодинамики отличается и показывает нам стрелу времени. Странно, что внутри стекла и некоторых других изученных подобных материалов эта определяющая стрела времени не существует или, по крайней мере, выглядит одинаково в обоих направлениях.

В стекле и пластике, хотя они и выглядят твердыми, молекулы внутри способны перемещаться и искать более благоприятные энергетические состояния. Эти перегруппировки могут повлиять на их свойства, что делает изучение данного процесса полезным для производства. В ходе исследования ученые попытались изучить физическое старение стекла.

"В отличие от деградации, связанной с химическими реакциями, такими как коррозия, физическое старение включает в себя изменения свойств материала, которые вызваны исключительно молекулярными перестройками. Некристаллические материалы, такие как обычное стекло, полимеры и металлические стёкла, подвержены физическому старению, поскольку стеклообразное состояние постоянно релаксирует к состоянию метастабильного равновесия".

Это изменение занимает слишком много времени, чтобы его могли заметить люди. Однако старение стекла можно изучить, используя понятие "материального времени" [времени материала]. Согласно данной концепции, время внутри материалов течет по-разному в зависимости от того, сколько времени требуется молекулам внутри материала, чтобы перестроиться.

"Материальное время можно рассматривать как время, измеряемое часами, скорость которых меняется по мере старения стекла. Концептуально это аналогично концепции собственного времени теории относительности, времени, измеряемого часами, следующими за движущимся наблюдателем".

Чтобы изучить это, команда направила лазер на образец стекла и внимательно наблюдала за ним с помощью современной камеры. Когда свет попадал на молекулы, он рассеивался, и затем команда смогла статистически проанализировать закономерности света и темноты, чтобы определить, насколько быстро молекулы материала перестраиваются или как быстро течет материальное время.

И вот здесь они обнаружили нечто действительно странное. Колебания молекул в стекле и других изученных материалах, по-видимому, обратимы во времени. Воспроизведение задом наперед не меняет картины.

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

"Наши результаты вызывают ряд вопросов ... " Является ли обратимость материального времени универсальной характеристикой старения? Можно ли сформулировать обобщенные соотношения флуктуации-диссипации, основанные на материальном времени, а не на лабораторном времени, возможно, на грубом уровне, и если да, как это будет связано с концепцией эффективной температуры, введенной давным-давно для описания старения? Отражает ли обратимость материального времени обратимость фундаментальных законов физики и тем самым связана с флуктуационной теоремой, которая количественно определяет последствия обратимости микроскопического времени? 

Команда надеется продолжить изучение указанных вопросов с помощью другого (нового) материала. Вскоре могут последовать странные и захватывающие результаты.

См. также о данном исследовании в предыдущем выпуске (по материалам Nature Physics и Interesting Engineering).

Hongyu Yu, Boyu Liu, Yang Zhong, Liangliang Hong, Junyi Ji, Changsong Xu, Xingao Gong, Hongjun Xiang. Physics-informed time-reversal equivariant neural network potential for magnetic materials = Физически обоснованный потенциал эквивариантной нейронной сети с обращением времени для магнитных материалов. Physical Review B, 110, 104427. September 23, 2024.

... Эквивариантные [симметричные] свертки с обращением времени для построения общего магнитного потенциала многих тел высокого порядка ...  На ResearchGate.

Yuriy Yerin, Stefan-Ludwig Drechsler, A. A. Varlamov, Mario Cuoco, Francesco Giazotto. Supercurrent rectification with time-reversal symmetry broken multiband superconductors = Сверхтоковое выпрямление с нарушением симметрии обращения времени в многозонных сверхпроводниках. Physical Review B, 110, 054501. August 2, 2024.

"Мы рассматриваем невзаимные сверхтоковые эффекты в джозефсоновских контактах на основе многозонных сверхпроводников со структурой спаривания, способной нарушать симметрию обращения времени ... "  На arXiv.

Yi-Chun Hung, Baokai Wang, Chen-Hsuan Hsu, Arun Bansil, Hsin Lin. Time-reversal soliton pairs in even spin Chern number higher-order topological insulators = Пары солитонов с обращением времени в топологических изоляторах высшего порядка с четным числом Черна. Physical Review B, 110, 035125. July 8, 2024.

... Солитон, анти-солитон ...  На arXiv.

Jim Al-Khalili, Eddy Keming Chen. The decoherent arrow of time and the entanglement past hypothesis = Декогерентная стрела времени и гипотеза о запутанности прошлого. Foundations of Physics, vol. 54. July 6, 2024. В открытом доступе.

Если асимметрия во времени не вытекает из фундаментальных динамических законов физики, ее можно обнаружить в особых граничных условиях. Обычно аргумент заключается в том, что, поскольку согласно второму закону термодинамики термодинамическая энтропия в прошлом ниже, чем в будущем, то, если проследить это до времени Большого взрыва, Вселенная должна была начаться в состоянии очень низкой термодинамической энтропии: гипотеза о термодинамическом прошлом (Thermodynamic Past Hypothesis).

"В данной статье мы рассматриваем еще одно граничное условие, которое играет аналогичную роль, но для декогерентной стрелы времени, то есть подсистемы Вселенной в будущем более смешаны, чем в прошлом. Согласно тому, что мы называем гипотезой о запутанности прошлого (Entanglement Past Hypothesis), исходное квантовое состояние Вселенной имело очень низкую энтропию запутанности.

Мы проясняем содержание гипотезы о запутанности прошлого, сравниваем ее с гипотезой о термодинамическом прошлом и выявляем некоторые проблемы и открытые вопросы для будущих исследований."

Leah Crane. Quantum 'arrow of time' suggests early universe had no entanglement = Квантовая "стрела времени" предполагает, что в ранней Вселенной не было запутанности. New Scientist. May 27, 2024.

Одним из способов объяснить, почему время движется только вперед, является квантовая стрела времени, и это имеет серьезные последствия как для раннего периода существования Вселенной, так и для ее возможной гибели.

Вначале (в начале) не было квантовой запутанности. К такому выводу пришли исследователи, изучающие так называемую гипотезу о запутанности прошлого. Данное открытие является частью квантового переосмысления наших представлений о том, почему время течет только в одном направлении.

Действительно ли время после Большого взрыва текло в двух направлениях, создавая два будущего?

Когда две частицы запутываются, каждую из них уже нельзя рассматривать как независимый объект –

их свойства связаны друг с другом, даже если они физически далеко друг от друга ...

Samarjit Chakraborty, Sunil D Maharaj, Sarbari Guha, Rituparno Goswami. Arrow of time and gravitational entropy in collapse = Стрела времени и гравитационная энтропия в коллапсе. Classical and Quantum Gravity, Volume 41, Number 12. May 23, 2024.

Исследуется состояние гравитационной стрелы времени в случае сферического коллапса жидкости, проводящей тепло и излучающей энергию.

"В частности, мы рассматриваем результаты, полученные У.Б. Боннором в его статье 1985 года, где он обнаружил, что гравитационная стрела времени противоположна термодинамической стреле времени. Мера функции гравитационной эпохи P, использованная Боннором, определялась отношением квадрата Вейля к квадрату Риччи. В этой статье мы предположили, что мера гравитационной энтропии (GE) P₁ определяется отношением скаляра Вейля к скаляру Кречмана. Наш анализ показывает, что результат Боннора кажется подтвержденным, то есть гравитационная стрела и термодинамическая стрела момента времени направлены в противоположные стороны. Это укрепляет мнение о том, что предложение Вейля GE применимо только к Вселенной в целом (при условии, что мы исключим белые дыры) ... " На arXiv.

Интересно: Germain Tobar, Sreenath K. Manikandan, Thomas Beitel, Igor Pikovski. Detecting single gravitons with quantum sensing = Обнаружение одиночных гравитонов с помощью квантового зондирования. Nature Communications, vol. 15. August 22, 2024. В открытом доступе.

Обнаружение гравитонов до сих пор считалось невозможным. Но авторы показывают, что признаки обмена одиночными гравитонами можно наблюдать в лабораторных экспериментах. Одиночные гравитонные сигнатуры ...

Jonathan O'Callaghan. Einstein's time dilation calculated more precisely than ever with exploding = Замедление времени Эйнштейна рассчитано точнее, чем когда-либо, с помощью взрыва. Scientific American. June 21, 2024.

Время течет медленнее для объектов, движущихся с очень высокой скоростью. Этот эффект, впервые предложенный Альбертом Эйнштейном и названный замедлением времени, усиливается по мере приближения к скорости света. Поскольку объекты в далекой Вселенной ускоряются по мере того, как расширяющийся космос уносит их всё дальше от Земли, они должны демонстрировать большее замедление времени. Изучая измерения более 1500 звездных взрывов, называемых сверхновыми типа 1а, которые имеют относительно постоянную яркость, исследователи показали, что данные события отчетливо демонстрируют замедление времени. "Это довольно точное измерение".

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

Кратко (Slashdot - Science).

Paul Halpern. How to wrap your mind around the real multiverse = Как представить себе настоящую мультивселенную. New Scientist. June 7, 2024.

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

Будучи редактором материалов конференции, Девитт столкнулся с диссертацией Эверетта после того, как ее представил руководитель Эверетта Джон Уилер. Сначала Девитт подумал, что идея разветвления сознания абсурдна, потому что он не мог почувствовать, как это происходит. Однако после того, как Эверетт опроверг, что мы тоже не ощущаем вращения Земли, Девитт понял, что его перехитрили, и ответил: "Туше!" По иронии судьбы, Девитт стал величайшим популяризатором данной концепции.

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

Учитывая огромный разрыв между культурными представлениями и физическими представлениями о мультивселенной, неудивительно, что некоторые высмеивают данную научную концепцию, называя ее научной фантастикой, не вникая в ее математику и ее обоснование.

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

Пол Халперн – профессор физики в Университете Святого Иосифа в Пенсильвании и автор книг, в том числе "Очарование Мультивселенной: дополнительные измерения, другие миры и параллельные вселенные" (2024).

Из издательской аннотации к указанной книге: "... действительно ли реальность такова, что всё может случиться и должно произойти? Как квантовая механика "выбирает" результаты своих, казалось бы, случайных процессов? И почему Вселенная пригодна для жизни? Каждый вопрос быстро приводит к мультивселенной. Опираясь на столетия споров и глубокое видение таких светил, как Ницше, Эйнштейн и создателей кинематографической вселенной Marvel, Халперн раскрывает множественность мультивселенных, которые, по мнению ученых, придают смысл нашей реальности. Мы никогда не можем быть уверены, живем ли мы в одной из многих возможных вселенных или просто в единственной, которая существует. Но Халперн точно показывает одно: насколько стимулирующей может быть попытка выяснить это ... "

См. также: Miriam Frankel. We are closer than ever to finally proving the multiverse exists = Мы ближе, чем когда-либо, к окончательному доказательству существования мультивселенной. New Scientist. June 25, 2024.

... Однако инфляция – это всего лишь один путь к мультивселенной, и у нее есть свои критики. В последние годы многие космологи обратились к альтернативам, таким как теории циклической Вселенной, которые утверждают, что Вселенная находится в бесконечном цикле между раздуванием и сжатием. Эти теории по-прежнему ссылаются на несколько вселенных, но в разное время ...  

Raffaele Tito D 'Agnolo, Paolo Mangini, Gabriele Rigo, Lian-Tao Wang. A multiverse outside of the swampland = Мультивселенная за пределами болота. Physical Review D, 110, 055007. September 3, 2024. В открытом доступе.

Мультивселенная может возникнуть из ландшафтов без минимумов де Ситтера. Ее можно заселить в период вечной инфляции без транспланковских экскурсий и без плоских потенциалов. Эта мультивселенная может объяснить значения космологической постоянной и слабого масштаба. Получено несколько простых, но противоречивых результатов ...

Brandon Melcher, Arnab Pradhan, Scott Watson. Waiting for inflation: A new initial state for the Universe = В ожидании инфляции: новое начальное состояние Вселенной. Physical Review D, 110, 063517. September 5, 2024. В открытом доступе.

Предлагается космологическая затяжная фаза для начального состояния до инфляции, которая поможет решить проблему сингулярности инфляции. Вселенная начинается с постоянной температуры (Хагедорна), а затем переходит в инфляционную Вселенную, сохраняя при этом состояние нулевой энергии (NEC) ...

"Мы не предлагаем полную альтернативу инфляции. Вместо этого мы предлагаем альтернативный взгляд на начало инфляции – Вселенная задержалась ... "

Kacper Debski, Piotr T Grochowski, Rafal Demkowicz-Dobrzanski, Andrzej Dragan. Universality of quantum time dilation = Универсальность квантового замедления времени. Classical and Quantum Gravity, Volume 41, Number 13. June 7, 2024. В открытом доступе.

Замедление времени – это разница в измеренном времени между двумя часами, которые либо движутся с разными скоростями, либо испытывают разные гравитационные потенциалы.

Оба эффекта вытекают из теории относительности и, как правило, связаны с классически определенными траекториями, характеризующимися положением, импульсом и ускорением. Однако  когда пространственные степени свободы рассматриваются квантовым образом и часам разрешено находиться в когерентной суперпозиции либо двух импульсов, либо двух высот, появляются дополнительные квантовые поправки к классическому замедлению времени, называемые кинематическим и гравитационным квантовым замедлением времени соответственно.

"Мы показываем, что, как и его классический аналог, кинематическое квантовое замедление времени является универсальным для любого часового механизма, а гравитационное квантовое замедление времени – нет. Мы также показываем, что, хотя оба этих эффекта сводятся к некогерентному усреднению различных вкладов классического замедления времени, существует дополнительный эффект квантового замедления времени, который не имеет классического аналога и может быть извлечен из поправок более высокого порядка к гамильтониану системы ... "

Cristian Lopez. Seeking for a fundamental quantum arrow of time: Time reversal and the symmetry-to-reality inference in standard quantum mechanics = В поисках фундаментальной квантовой стрелы времени: обращение времени и вывод от симметрии к реальности в стандартной квантовой механике. Frontiers in Physics. Sec. Interdisciplinary Physics. 2018, vol. 6. September 19, 2018. В открытом доступе.

"В этой статье я развею некоторые сомнения по поводу широко распространенного утверждения: стандартная квантовая механика инвариантна относительно обращения времени и, следовательно, слепа к направлению времени ... "

В данном выпуске указанного журнала в открытом доступе можно найти ряд статей по созвучной тематике, в частности: Gerard't Hooft. Time, the arrow of time, and quantum mechanics = Время, cтрела времени и квантовая механика (" ... что отличает квантовые системы от классических, так это наша фундаментальная неспособность контролировать микроскопические детали исходного состояния, когда явления изучаются в свете некоторой теоретической модели ... "); Yakir Aharonov, Eliahu Cohen, Tomer Shushi. Is the quilted multiverse consistent with a thermodynamic arrow of time? = Соответствует ли стёганая мультивселенная термодинамической стреле времени? ( " ... стёганая мультивселенная не является самосогласованной из-за неустойчивости уменьшения энтропии при малых возмущениях. Поэтому мы предлагаем модифицированную версию стёганой мультивселенной, которая могла бы преодолеть этот недостаток. В него входят только те вселенные, в которых минимальная энтропия возникает в один и тот же момент (космологического) времени. Только те вселенные, чьи начальные условия точно настроены в пределах небольшой области фазового пространства, будут последовательно развиваться, чтобы сформировать свои "близкие" состояния в настоящее время ... "; Leonardo Chiatti. Thinking non locally: The atemporal roots of particle physics = Нелокальное мышление: вневременные корни физики элементарных частиц ("... становится явным соответствие между элементарными частицами и элементами определенного набора ориентированных графов ... ").

Johannes Fankhauser. Epistemic boundaries and quantum uncertainty: What local observers can (not) predict = Эпистемические границы и квантовая неопределенность: что могут (не) предсказать локальные наблюдатели. Quantum, vol. 8. November 7, 2024. В открытом доступе.

Одной из характерных особенностей квантовой теории является очевидный индетерминизм, то есть результаты измерений обычно носят вероятностный характер. Является ли эта неопределенность неизбежной, или постквантовые теории могут предложить предсказательное преимущество, в то же время согласуясь в среднем с правилом Борна?

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

Вкратце, если мы предположим, что наблюдатели могут надежно общаться и не могут посылать сверхсветовые сигналы, современное общепринятое мнение о том, что квантовые предсказания непреодолимо вероятностны, становится точной теоремой. Следовательно, результаты квантово-механических измерений не только не могут быть предсказаны с уверенностью, но и бессигнальные предсказания любой теории должны быть именно квантовыми вероятностями.

"Поскольку мы придерживаемся принципов относительности и интерсубъективности, кажется справедливым сказать, что к тем немногим вещам, в которых мы можем быть уверены, мы можем добавить еще одну вещь: уверенность в неопределенности".

Jacopo Surace. A theory of inaccessible information = Теория недоступной информации. Quantum, vol. 8. September 9, 2024. В открытом доступе (37 страниц).

Каковы были бы последствия, если бы существовали фундаментальные ограничения нашей способности экспериментально исследовать мир?

"В данной работе мы серьезно рассматриваем этот вопрос. Мы предполагаем существование утверждений, истинностное значение которых невозможно получить экспериментально. То есть даже теоретически невозможно напрямую проверить, истинны или ложны эти утверждения ...  Мы не предполагаем теорию вероятностей напрямую, мы определяем исключительно экспериментально доступные и недоступные утверждения и основываемся на этих понятиях, используя правила классической логики. Мы обнаруживаем, что возникает интересная структура. Развивая эту теорию, мы ослабляем логическую структуру до вероятностной, получая богатую по структуре теорию, которую мы называем "теорией недоступной информации ..."

Самой простой моделью теории недоступной информации является кубит в квантовой механике ...

Quantum error correction research yields unexpected quantum gravity insights = Исследование квантовой коррекции ошибок дает неожиданные открытия в области квантовой гравитации. Physics World. November 21, 2024.

В вычислительной технике квантовая механика – "палка о двух концах". Хотя компьютеры, использующие квантовые биты или кубиты, могут выполнять определенные операции значительно быстрее их классических аналогов, эти кубиты сохраняют свою квантовую природу (суперпозиции и запутанность) только в течение ограниченного времени. За пределами этого так называемого времени когерентности взаимодействие с окружающей средой или шум приводит к потере информации и ошибкам. А поскольку квантовые состояния невозможно скопировать (теорема о запрете клонирования) или наблюдать напрямую без разрушения состояния, исправление данных ошибок требует более сложных стратегий, чем простое дублирование, используемое в классических вычислениях.

Одна из таких стратегий известна как код приближенного квантового исправления ошибок (AQEC). В отличие от точных кодов (QEC), целью которых является идеальное исправление ошибок, коды AQEC помогают квантовым компьютерам вернуться почти в заданное состояние, хотя и не в точности. "Когда мы можем допустить умеренную степень аппроксимации, код может быть намного более эффективным. Это очень выгодный компромисс ... "

Тривиальные и нетривиальные коды AQEC. Исследователи обнаружили, что если дисперсия подсистемы падает ниже определенного порога, любой код в этом режиме считается нетривиальным кодом AQEC и подчиняется нижней границе сложности схемы. Этот вывод носит весьма общий характер и не зависит от конкретных структур системы.

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

Квантовый скачок. Исследователи обнаружили, что их новая теория AQEC имеет последствия, выходящие за рамки квантовых вычислений. Разделительная линия между тривиальными и нетривиальными кодами AQEC также возникает как универсальный "порог" в других физических сценариях, что позволяет предположить, что эта граница не произвольна, а коренится в элементарных законах природы.

Одним из таких сценариев является изучение топологического порядка в физике конденсированного состояния. Топологически упорядоченные системы описываются условиями запутанности и связанными с ними свойствами кода ...

Однако более удивительная связь касается одного из самых глубоких вопросов современной физики: как нам примирить квантовую механику с общей теорией относительности Эйнштейна?

Aнти-де Ситтер/Конформная теория поля (AdS/CFT). Как оказалось, способ кодирования квантовой информации в CFT концептуально связан с QEC. Изучая системы CFT при низких энергиях и выявляя связи между свойствами кода и внутренними особенностями CFT, исследователи обнаружили, что коды CFT, которые проходят порог AQEC, могут быть полезны для исследования определенных симметрий в квантовой гравитации. Новые идеи кодов AQEC могут даже привести к новым подходам к пространству-времени и гравитации, помогая преодолеть разрыв между квантовой механикой и общей теорией относительности.

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

По материалам Nature Physics (другая ссылка).

Syed Masood A. S. Bukhari, Li-Gang Wang. Atom-field dynamics in curved spacetime = Атомно-полевая динамика в искривленном пространстве-времени. Frontiers in Physics. Sec. Topical Review. 2024, vol. 19. May 16, 2024.

Аналитический обзор. Библиография: 343 наименования. На arXiv.

Joao Magueijo. Spacetime symmetry breaking on nongeodesic leaves and a new form of matter = Нарушение симметрии пространства-времени на негеодезических листах и новая форма материи. Physical Review D, 110, 084050. October 18, 2024. В открытом доступе.

" ... Гравитация и другие формы материи восстанавливают полную диффеоморфную инвариантность только за счет введения новой материеподобной компоненты, несущей неисчезающий гамильтониан (и, как оказывается, импульс), оставшийся от нарушающих прошлых взаимодействий. Данная форма материи должна быть свободна от напряжений в предпочтительной системе координат; это единственный способ, которым действие материи может имитировать эволюцию оставшегося гамильтониана (и импульса), движимого алгеброй деформации гиперповерхности Дирака.

Следовательно, если предпочтительная система отсчета негеодезическая, эквивалентный компонент материи должен иметь энергию и ток импульса в этой системе отсчета, но при этом не иметь пространственных напряжений: необычная форма "материи". Она эквивалентна жидкости с анизотропным напряжением в одних режимах, превращающейся в пыль в других или даже проявляющей совершенно новые свойства в экстремальных ситуациях. Тензор энергии напряжений сохраняется ... "

Приведены примеры, базирующиеся на ускоренных системах отсчета.

Jorge L. Rosa-Raices, David T. Limmer. Variational time reversal for free-energy estimation in nonequilibrium steady states = Вариационное обращение времени для оценки свободной энергии в неравновесных стационарных состояниях. Physical Review E, 110, 024120. August 12, 2024.

Ландшафты свободной энергии формируют наше современное понимание структуры в химии, материаловедении и биологии, описывая, как энергетика управляет стабильностью в присутствии тепловых флуктуаций. Предполагается, что целевые системы работают в термодинамическом равновесии или около него. Однако такое предположение противоречит современным взглядам, когда стремятся понять, как неравновесные условия эксплуатации управляют функционированием живых, управляемых и активных систем.

Изучение структуры систем в неравновесных устойчивых состояниях требует инструментов, позволяющих количественно оценить сдвиги численности популяций и связанные с ними деформации равновесных ландшафтов свободной энергии при постоянных потоках. "В рамках стохастической термодинамики мы устанавливаем вариант равенства Кавасаки-Крукса, который связывает неравновесные поправки к свободной энергии в сверхзатухающих системах Ланжевена со статистикой рассеяния тепла вдоль обращенных во времени траекторий релаксации, вычислимых с помощью молекулярного моделирования ... " На arXiv.

Philipp Strasberg, Teresa E. Reinhard, Joseph Schindler. First principles numerical demonstration of emergent decoherent histories = Первые принципы численной демонстрации возникающих декогерентных историй. Physical Review X, 14, 041027. October 30, 2024. В открытом доступе.

Мы живем в квантовой мультивселенной? Далее из популярного резюме.

Интерпретация квантовой механики имеет глубокие последствия для того, как мы смотрим на мир и какую "теорию всего" мы ищем. Каждая интерпретация имеет совершенно разные последствия. Например, многомировая интерпретация предсказывает существование множества параллельных вселенных, существующих в одном и том же месте пространства-времени в "мультивселенной". Экзистенциальный вопрос указанной интерпретации заключается в том, совместима ли мультивселенная с нашим восприятием единой классической вселенной. В ходе первого обширного численного исследования данного вопроса, опирающегося только на стандартную структуру квантовой механики, мы обнаружили, что это так.

Мы вводим два строгих квантора для измерения потери квантовых характеристик в форме эффектов интерференции между различными вселенными мультивселенной. Мы находим, что эти кванторы экспоненциально малы в зависимости от числа частиц системы. Поскольку объекты повседневной жизни содержат огромное количество частиц, это объясняет, почему мультивселенная не воспринимается нами напрямую.

Наша теоретическая основа сочетает в себе инструменты статистической механики и структуру декогерентных историй квантовой механики. Точно решая уравнение Шрёдингера, мы обнаруживаем, что классичность возникает в действительно изолированной квантовой системе, а также обнаруживаем, что это повсеместное явление, не требующее какой-либо тонкой настройки начального состояния.

О данном и созвучных исследованиях

Michael J. W. Hall. Can classical worlds emerge from parallel quantum universes? = Могут ли классические миры возникнуть из параллельных квантовых вселенных?  Physics, 17, 155. October 30, 2024. В открытом доступе.

Моделирование дает подсказки о том, как мультивселенная, созданная в соответствии с многомировой интерпретацией квантовой механики, может быть совместима с нашей стабильной классической Вселенной. Краткий обзор.

Например, исследователи показывают, что существует устойчивый набор миров и разветвлений ... Филипп Страсберг и его коллеги из Автономного университета Барселоны используют моделирование, чтобы показать, что в больших масштабах надежная реальность с классическими характеристиками может возникнуть для широкого класса квантовых систем независимо от их детальной микроструктуры. Их вывод подсказывает, как возникновение нашего классического мира можно объяснить в контексте многомировой интерпретации квантовой механики, в которой бесчисленные параллельные миры ответвляются друг от друга каждый раз, когда выполняется измерение. Грубо говоря, идея состоит в том, что крупномасштабные классические особенности возникают из лежащей в основе квантовой динамики, подобно тому, как стабильные макроскопические струи садового разбрызгивателя возникают из бесчисленных микроскопических траекторий падения отдельных молекул воды. Результаты имеют широкие потенциальные последствия, начиная от космологии и заканчивая статистической механикой.

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

Is the Universe defying Einstein? New discoveries challenge relativity = Вселенная бросает вызов Эйнштейну? Новые открытия бросают вызов теории относительности. SciTechDaily. November 14, 2024.

Исследователи недавно проанализировали данные "Обзора темной энергии", чтобы сравнить предсказания Эйнштейна с наблюдаемыми космическими явлениями, и выявили небольшое несоответствие, которое меняется в разные эпохи истории Вселенной.

Полученные результаты, опубликованные в Nature Communications (в открытом доступе), поднимают вопросы о способности теорий Эйнштейна полностью объяснить поведение Вселенной в крупнейших масштабах.

"Наши результаты показывают, что предсказания Эйнштейна несовместимы с измерениями на уровне 3 сигм. На языке физики такой порог несовместимости вызывает наш интерес и требует дальнейших исследований. Но на данном этапе эта несовместимость недостаточно велика, чтобы сделать теорию Эйнштейна недействительной. Чтобы это произошло, нам необходимо достичь порога в 5 сигм. Поэтому крайне важно иметь более точные измерения, чтобы подтвердить или опровергнуть эти первоначальные результаты, а также выяснить, остается ли эта теория справедливой в нашей Вселенной на очень больших расстояниях ... "

Ben Turner. Scientists analyze largest map of the universe ever created – and it proves Einstein right yet again = Ученые анализируют самую большую карту Вселенной, когда-либо созданную – и это еще раз доказывает правоту Эйнштейна. Live Science. November 20, 2024.

Согласно серии новых исследований, астрономы проанализировали самую большую карту Вселенной и обнаружили, что Эйнштейн снова был прав насчет гравитации.

Анализ, в ходе которого рассматривались почти 6 миллионов галактик и квазаров, охватывающих 11 миллиардов лет космического времени, показал, что даже в колоссальных масштабах сила гравитации ведет себя так, как предсказывает общая теория относительности.

По словам исследователей, данный результат подтверждает ведущую теорию Вселенной космологов и, по-видимому, ограничивает альтернативные теории гравитации. Остается неясным, где результаты оставляют место для новых объяснений странных несоответствий в модели, таких как расходящиеся скорости расширения Вселенной на разных стадиях ее жизни. Исследователи опубликовали свои результаты 19 ноября в нескольких статьях на сервере препринтов (Dark Energy Spectroscopic Instrument = Спектроскопический инструмент темной энергии, DESI Data) и представят их в январе на собрании Американского астрономического общества в Нэшнл-Харборе.

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

Ученые провели "полноценный анализ", который позволил точно измерить рост галактических структур с течением времени. Выяснилось, что, хотя темная энергия может развиваться с течением времени, структура Вселенной точно соответствует предсказаниям теории Эйнштейна.

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

См. также: Karmela Padavic-Callaghan. Einstein’s theories tested on the largest scale ever – he was right = Теории Эйнштейна прошли самые масштабные испытания за всю историю – он оказался прав. New Scientist. November 20, 2024.

 ... DESI продолжит собирать данные еще несколько лет и в конечном итоге зафиксирует положения и свойства 40 миллионов галактик, что, по словам исследователей, внесет ясность в то, как правильно сочетать общую теорию относительности и теории темной энергии ...  Результаты будут иметь важные последствия в нескольких важных отношениях, таких как точное определение сдвигов в постоянной Хаббла, сужение массы неуловимых частиц, называемых нейтрино ...

Ramya Bhaskar, Alessandro Roggero, Martin J. Savage. Timescales in many-body fast-neutrino-flavor conversion = Временные рамки преобразования ароматов быстрых нейтрино со многими телами. Physical Review C, 110, 045801. October 1, 2024.

Коллективные осцилляции. Времена пересечения эха Лошмидта демонстрируют две различные временные шкалы, которые экспоненциально разделены ...

Sebastian Geier, Adrian Braemer, Eduard Braun, Maximilian Mullenbach, Titus Franz, Martin Garttner, Gerhard Zurn, Matthias Weidemuller. Time-reversal in a dipolar quantum many-body spin system = Обращение времени в диполярной (двухполюсной) квантовой спиновой системе многих тел. Physical Review Research, 6, 033197. August 21, 2024. В открытом доступе.

Как известно, обращение времени в макроскопической системе противоречит повседневному опыту. Практически невозможно вернуть разбитую чашку в исходное состояние, просто обратив во времени микроскопическую динамику, которая привела к ее поломке. Тем не менее, благодаря возможностям точного управления, обеспечиваемым современной квантовой технологией, унитарную эволюцию квантовой системы можно повернуть во времени вспять.

"Здесь мы реализуем протокол обращения времени в диполярно взаимодействующей изолированной спиновой системе многих тел, представленной состояниями Ридберга в атомном газе. Изменяя состояния, кодирующие спин, мы меняем знак гамильтониана взаимодействия и демонстрируем обращение динамики релаксации намагниченности, позволяя размагниченному состоянию многих тел эволюционировать обратно во времени в намагниченное состояние. Мы поясняем роль движения атомов, используя концепцию эха Лошмидта. Наконец, объединив данный подход с инженерией Флоке, мы демонстрируем обращение времени для большого семейства спиновых моделей с различной симметрией. Наш метод передачи состояний применим к широкому спектру платформ квантового моделирования и имеет приложения, выходящие далеко за рамки квантовой физики многих тел, начиная от квантово-усовершенствованного зондирования и заканчивая квантовым шифрованием информации ... "

Yinming Shao, Seongphill Moon, A. N. Rudenko, Jie Wang, Jonah Herzog-Arbeitman, Mykhaylo Ozerov, David Graf, Zhiyuan Sun, Raquel Queiroz, Seng Huat Lee, Yanglin Zhu, Zhiqiang Mao, M. I. Katsnelson, B. Andrei Bernevig, Dmitry Smirnov, Andrew J. Millis, D. N. Basov. Semi-Dirac fermions in a topological metal = Полудираковские фермионы в топологическом металле. Physical Review X. Accepted paper. October 23, 2024.

Топологические полуметаллы с безмассовыми фермионами Дирака и Вейля – авангард исследований квантовых материалов. В двух измерениях 16 лет назад был предсказан класс фермионов, безмассовых в одном направлении и массивных в перпендикулярном направлении (полудираковские фермионы). Эти квазичастицы вызвали интенсивный теоретический и экспериментальный интерес, однако остались незамеченными. "С помощью магнитооптической спектроскопии мы демонстрируем определяющую особенность полудираковских фермионов ...  Наша работа проливает свет на скрытые квазичастицы, возникающие из сложной топологии пересекающихся узловых линий, и подчеркивает потенциал исследования квантовой геометрии с помощью линейных оптических откликов ... " На arXiv.

О данном исследовании

Karmela Padavic-Callaghan. We've seen particles that are massless only in one direction = Мы видели частицы, безмассовые только в одном направлении. New Scientist. November 1, 2024.

Странные частицы, которые имеют массу при движении в одном направлении, но не имеют массы при движении в другом, были впервые теоретически высказаны более десяти лет назад.

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

Далее кратко: Кафедра физики и астрономии Калифорнийского университета в Дэвисе; Reddit (Futurology).

Теперь эти частицы, меняющие массу, были обнаружены в полуметалле, подвергшемся воздействию экстремальных условий. "Эта [частица] очень странная. Вы можете представить себе, что идете по улицам Нью-Йорка, и если вы идете прямо, вы очень легки и не имеете массы. Но поверните на 90 градусов на восток или на запад, и вы станете сверхмассивным ... "

Исследователи сосредоточились на соединении циркония, силикона и серы – полуметалле, который проводит электричество как любой другой металл, но со свойствами, которые становятся необычными в экстремальных условиях. Исследователи охладили его кусок всего до нескольких градусов выше абсолютного нуля, а затем подвергли воздействию сильного магнитного поля.

И это поле заставило электроны внутри полуметалла вести себя причудливо. Вместо того, чтобы двигаться вперед по своего рода реке электрического тока, они начали очерчивать круговые траектории, подобные водоворотам. Поскольку они были очень холодными, они также были восприимчивы к квантовым эффектам, то есть каждый действовал как волна, которая самоусиливалась, обтекая вихрь. Такое поведение привело к появлению полудираковских фермионов.

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

Martina O. Soldini, Omer M. Aksoy, Titus Neupert. Interacting crystalline topological insulators in two-dimensions with time-reversal symmetry = Взаимодействующие кристаллические топологические изоляторы в двумерном измерении с симметрией обращения времени. Physical Review Research, 6, 033205. August 22, 2024. В открытом доступе.

Топология обычно используется для понимания физики электронных изоляторов. Однако для сильно взаимодействующей электронной материи, такой как изоляторы Мотта, все еще отсутствует исчерпывающая топологическая характеристика. Когда их основное состояние содержит только короткодействующую запутанность и не нарушает симметрию спонтанно, они, как правило, реализуют кристаллические фермионные топологические фазы с защищенной симметрией (cFSPTs), поддерживая безщелевые моды на границах или на дефектах решетки. "Здесь мы даем исчерпывающую классификацию cFSPTs в двух измерениях с U (1) симметрией сохранения заряда и спиновой симметрией обращения времени ... "

Seok Hyung Lie, Nelly H. Y. Ng. Quantum state over time is unique = Квантовое состояние во времени уникально. Physical Review Research, 6, 033144. August 6, 2024. В открытом доступе.

Квантовая теория считается обобщением классической теории вероятностей в том смысле, что она по существу предназначена для расчета вероятностей результатов измерений. Однако в традиционном формализме квантовой теории существует фундаментальная асимметрия между пространством и временем. В классической теории как времениподобные, так и пространственноподобные корреляции могут быть описаны с помощью совместных распределений. В квантовой теории пространственноподобная корреляция может быть выражена как многочастное квантовое состояние, тогда как временная эволюция описывается квантовыми каналами ...

"В этой статье мы предлагаем наборы операционно мотивированных аксиом для квантовых состояний во времени, альтернативных тем, которые были предложены Фулвудом и Парзигнатом [Proc. R. Soc. A 478, 20220104 (2022)] ... "

Discovery sheds light on the origins of matter in the early universe = Открытие проливает свет на происхождение материи в ранней Вселенной. Phys.org. July 29, 2024.

Новый расчет показал, что до 70% некоторых измеренных частиц происходят от более поздних реакций (через 0,000001 секунды после Большого взрыва), а не от реакций, подобных реакциям ранней Вселенной. По материалам журнала Physics Letters B - ELSEVIER (в открытом доступе).

George E. A. Matsas, Vicente Pleitez, Alberto Saa, Daniel A. T. Vanzella. The number of fundamental constants from a spacetime-based perspective = Число фундаментальных констант с точки зрения пространства-времени. Nature - Scientific Reports, vol. 14. September 30, 2024. В открытом доступе.

... Показано, что одних и тех же единиц, зафиксированных аппаратами, используемыми для построения пространства-времени, достаточно, чтобы выразить все наблюдаемые физических законов, определенных над ними. В результате число фундаментальных констант в релятивистском пространстве-времени равно единице ...

В качестве "аппарата" принимается любое устройство, которое фиксирует "единицы", необходимые для выражения наблюдаемых величин. Часы ...

Sheng, D.N., Reddy, Aidan P., Abouelkomsan, Ahmed, Bergholtz, Emil J., Fu, Liang. Quantum anomalous hall crystal at fractional filling of moire superlattices = Квантовый аномальный кристалл Холла при дробном заполнении муаровых сверхрешеток. Physical Review Letters, 133, 066601. August 7, 2024. В открытом доступе.

"Мы предсказываем возникновение [некоторого нового] состояния вещества с переплетением ферромагнетизма, зарядового порядка и топологии в дробно заполненных полосах муаровой сверхрешетки ... "

Авторы представляют новый тип топологических состояний, переплетающихся с нарушением симметрии обращения времени и трансляционной симметрии ...

Simon B. Jager, Jan Mathis Giesen, Imke Schneider, Sebastian Eggert. Dissipative Dicke time crystals: An atom's point of view = Диссипативные кристаллы времени Дике: точка зрения атома. Physical Review A, 110, L010202. July 18, 2024.

"Мы развиваем и изучаем атомное описание модели Дике с периодическими во времени связями между атомами и модой диссипативного резонатора ... " На arXiv.

Liang Xiang, Wenjie Jiang, Zehang Bao, Zixuan Song, Shibo Xu, Ke Wang, Jiachen Chen, Feitong Jin, Xuhao Zhu, Zitian Zhu, Fanhao Shen, Ning Wang, Chuanyu Zhang, Yaozu Wu, Yiren Zou, Jiarun Zhong, Zhengyi Cui, Aosai Zhang, Ziqi Tan, Tingting Li, Yu Gao, Jinfeng Deng, Xu Zhang, Hang Dong, … Dong-Ling Deng. Long-lived topological time-crystalline order on a quantum processor = Долгоживущий топологический временной кристаллический порядок в квантовом процессоре. Nature Communications, vol. 15. October 17, 2024. В открытом доступе.

Топологически упорядоченные фазы материи ускользают от теории Ландау, нарушающей симметрию, и обладают множеством "интригующих" свойств, таких как дальнодействующая запутанность и внутренняя устойчивость к локальным возмущениям. Их распространение на системы с периодическим управлением (приводом) ведет к возникновению новых экзотических явлений, запрещенных в условиях теплового равновесия. "Здесь мы сообщаем о наблюдении признаков такого явления – предтермического (предтеплового, дотеплового) топологически упорядоченного кристалла времени ... " Кратко: Phys.org; Quantum Insider.

Bandita Das, Noufal Jaseem, Victor Mukherjee. Discrete time crystals in the presence of non-Markovian dynamics = Кристаллы дискретного времени при наличии немарковской динамики. Physical Review A, 110, 012208. July 10, 2024

"Мы изучаем кристаллы дискретного времени (DTCs) в периодически управляемых квантовых системах при наличии немарковской диссипации ... " На arXiv.

Xiaoling Wu, Zhuqing Wang, Fan Yang, Ruochen Gao, Chao Liang, Meng Khoon Tey, Xiangliang Li, Thomas Pohl, Li You. Dissipative time crystal in a strongly interacting Rydberg gas = Диссипативный кристалл времени в сильно взаимодействующем ридберговском газе. Nature Physics, vol. 20. July 2, 2024.

Понятие спонтанного нарушения симметрии хорошо зарекомендовало себя для характеристики классических и квантовых фазовых переходов материи, таких как конденсация, кристаллизация или квантовый магнетизм. Обобщение данной парадигмы на временное измерение может привести к фазе кристалла времени, которая спонтанно нарушает симметрию перевода (трансляции) времени в системе. Хотя существование кристалла непрерывного времени в равновесии оспаривается непреодолимыми теоремами, эту трудность можно обойти через диссипацию в открытой системе.

"Здесь мы сообщаем об экспериментальном наблюдении такого диссипативного временного кристаллического порядка в атомном газе при комнатной температуре, где атомы в основном состоянии постоянно переходят в ридберговские состояния. Возникающий кристалл времени обнаруживается постоянными колебаниями передачи фотонов, и мы показываем, что наблюдаемые предельные циклы возникают в результате сосуществования и конкуренции между отдельными ридберговскими компонентами. Незатухающая автокорреляция колебаний вместе с устойчивостью к временным шумам указывает на установление истинного дальнего временного порядка и демонстрирует реализацию кристалла непрерывного времени ... " На arXiv.

Популярно: РГ - Наука; Мир ТВ - Наука и технологии; Day.Az; Popular Mechanics.

Patrik Ohberg, Ewan M. Wright. Simulation of time-crystal-like behavior for a few-boson chiral soliton model in a ring = Моделирование поведения, подобного кристаллу времени, для модели кирального солитона с несколькими бозонами в кольце. Physical Review A, 110, 013315. July 15, 2024. В открытом доступе.

Предлагается малочастичная версия ранее предложенной модели среднего поля для квантового кристалла времени. Данная модель позволяет проводить неточные (слабые) измерения положения частицы. Авторы показывают, что при этом возможно поведение, подобное кристаллу времени, если допустить несколько оборотов спонтанно образовавшегося солитона вокруг кольца ...

Ankan Mukherjee, Yeshma Ibrahim, Michal Hajdusek, Sai Vinjanampathy. Symmetries and correlations in continuous time crystals = Симметрии и корреляции в кристаллах непрерывного времени. Physical Review A, 110, 012220. July 18, 2024.

"Мы демонстрируем неадекватность теории среднего поля, исследуя влияние корреляций в начальном состоянии на динамику кристаллов непрерывного времени, мотивируя необходимость кумулянтных разложений более высокого порядка ... "  На arXiv.

Ya-Xin Xiang, Qun-Li Lei, Zhengyang Bai, Yu-Qiang Ma. Self-organized time crystal in driven-dissipative quantum system = Самоорганизующийся (самоорганизуемый) кристалл времени в управляемо-диссипативной квантовой системе. Physical Review Research, 6, 033185. August 19, 2024. В открытом доступе.

Кристаллы непрерывного времени (CTCs) характеризуются устойчивыми колебаниями, которые нарушают симметрию перевода (трансляции) времени ...  Текущее понимание таких кристаллов основано преимущественно на теориях среднего поля, которые не решают проблему того, может ли симметрия перевода (трансляции) времени быть нарушена в шумных, пространственно расширенных системах ... 

"Здесь мы предлагаем CTCs, реализованные в модели квантового контакта посредством самоорганизованной бистабильности. Эти CTCs возникают в результате взаимодействия между коллективной диссипацией, вызванной поглощающими фазовыми переходами первого рода, и медленным постоянным возбуждением, обеспечиваемым некогерентным насосом ... "

Возникая на границе синхронизации многих тел, фаза CTC демонстрирует собственный период и амплитуду со временем когерентности, линейно расходящимся с размером системы, таким образом, также образуя некоторый граничный кристалл времени (кристалл граничного времени) ...

Victor Montenegro, Marco G. Genoni, Abolfazl Bayat, Matteo G. A. Paris. Quantum metrology with boundary time crystals = Квантовая метрология с кристаллами граничного времени. Nature - Communications Physics, vol. 6. October 17, 2023. В открытом доступе.

" ... Кристаллы граничного времени (граничные кристаллы времени) – это экзотические диссипативные фазы материи, в которых поступательная симметрия нарушается, и на термодинамическом пределе в открытых квантовых системах возникают длительные колебания. Мы показываем, что переход от ненарушенной симметрии к граничной фазе кристалла времени, описываемой переходом второго рода, обнаруживает квантово-увеличенную чувствительность, количественно определяемую с помощью квантовой информации Фишера ... "

Stefanos Fr. Koufidis, Theodoros T. Koutserimpas, Francesco Monticone, Martin W. McCall. Enhanced scattering from an almost-periodic optical temporal slab = Усиленное рассеяние от почти периодической оптической темпоральной пластины. Physical Review A, 110, L041501. October 1, 2024. В открытом доступе.

"Мы демонстрируем влияние почти периодичности на параметрическое усиление, связанное с импульсной щелью (разрывом импульса) первого порядка в фотонных кристаллах времени с изменяющейся во времени диэлектрической проницаемостью. Используя подход векторной теории связанных волн, мы строго анализируем рассеяние на темпоральной (временной) пластине рассматриваемой среды. Мы определили критический режим, в котором недостатки в настройке материала парадоксальным образом увеличивают усиление из-за взаимодействия меньшего количества более широких мод, что приводит к более высокой и широкой огибающей импульсного усиления. Кроме того, мы демонстрируем, что коэффициенты отражения обращенных во времени волн, соответствующих вторичным "брегговским" резонансам, достигают удивительно высоких уровней субгармонического параметрического усиления ... "

Munoz-Arboleda, D. F., Arouca, R., Smith, C. Morais. Thermodynamics and entanglement entropy of the non-Hermitian Su-Schrieffer-Heeger model = Термодинамика и энтропия запутанности неэрмитовой модели Су-Шриффера-Хигера. Physical Review B, 110, 115135. September 17, 2024.

" ... Хотя эта модель широко изучена, термодинамические свойства открывают интересные физические явления, до сих пор не изученные ...  Фазовый переход между фазами, адиабатически связанными с эрмитовой моделью SSH [Су-Шриффера-Хигера], отображает хорошо известное поведение систем в пределах класса универсальности Дирака, но переход между фазами с комплексными энергиями демонстрирует неожиданное критическое поведение, которое сигнализирует о появлении воображаемого кристалла времени ... " На arXiv.

Raskatla, V., Liu, T., Li, J., MacDonald, K. F., Zheludev, Nikolay I. Continuous space-time crystal state driven by nonreciprocal optical forces = Непрерывное пространственно-временное кристаллическое состояние, управляемое невзаимными оптическими силами. Physical Review Letters, 133, 136202. September 26, 2024.

"Мы показываем, что состояние кристалла непрерывного времени может возникнуть в ансамбле линейных осцилляторов в результате неконсервативной связи через силы давления оптического излучения ... " На arXiv.

Albert Cabot, Gian Luca Giorgi, Roberta Zambrini. Nonequilibrium transition between dissipative time crystals = Неравновесный переход между диссипативными кристаллами времени. PRX Quantum, 5, 030325. August 6, 2024. В открытом доступе.

"Мы показываем диссипативный фазовый переход в управляемом нелинейном квантовом генераторе, в котором дискретная симметрия перевода (трансляции) времени спонтанно нарушается двумя различными способами. Соответствующие режимы демонстрируют либо дискретный, либо несоизмеримый (incommensurate) временной кристаллический порядок, который мы анализируем численно и аналитически за рамками классического предела, обращаясь к наблюдаемой динамике, феноменологии в различных (лабораторных и вращающихся) системах отсчета, лиувиллианским спектральным особенностям и квантовым флуктуациям. С помощью эффективного квазиклассического описания мы показываем, что фазовая диффузия доминирует в кристалле несоизмеримого времени (или кристалле непрерывного времени во вращающейся системе отсчета) ... "

Maziar Heidari, Theophile Gaichies, Ludwik Leibler, Matthieu Labousse. Polymer time crystal: Mechanical activation of reversible bonds by low-amplitude high frequency excitations = Полимерный кристалл времени: механическая активация обратимых связей малоамплитудными высокочастотными возбуждениями. Science Advances, Volume 10, Issue 21. May 23, 2024. В открытом доступе.

Обратимые супрамолекулярные связи играют важную роль в материаловедении и биологических системах. Равновесие между открытыми и закрытыми связями и скорость ассоциации можно контролировать термически, химически, механическим вытягиванием, ультразвуком или катализаторами. На практике такие методы либо страдают от ограниченного диапазона настройки, либо могут повредить материал.

"Здесь мы представляем неравновесную стратегию, которая использует диссипативные свойства системы для контроля и изменения динамических свойств жертвенных (sacrificial) и обратимых сетей. Мы теоретически и численно показываем, как высокочастотные механические колебания очень малой амплитуды могут открывать или закрывать связи. Этот механизм показывает, как обратимые связи могут облегчить механическую усталость материалов, особенно при низких температурах, когда они становятся хрупкими. В другой области предполагается, что систему можно активно модифицировать с помощью ультразвука, чтобы вызвать переход гель-жидкость и активировать или деактивировать адгезионные свойства."

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

Большинство полимеров не способны снимать локальные напряжения в быстром масштабе времени, поэтому никакой внутренний диссипативный механизм не может смягчить быстрое распространение трещин. Как следствие, большинство полимеров хрупкие при низких температурах, что приводит к катастрофическим долговременным разрушениям и ограничивает их долговечность для производства клеев, шин и пластмасс ...

Авторы черпают вдохновение из кристаллов времени и неэрмитова фазового перехода ...

Nikolay I. Zheludev. Time crystals for photonics and timetronics = Кристаллы времени для фотоники и таймтроники. Nature Photonics, vol. 18. October 31, 2024.

Метаматериалы, нанофотоника и плазмоника. Комментарий.

Фотоника может сыграть ключевую роль в превращении кристаллов времени в область оптической "таймтроники" – технологии информации и данных, которая опирается на уникальные функциональные возможности этого сложного, но эзотерического состояния материи ...  На ResearchGate.

См. также: Польский ученый описал кристалл времени. Это первые шаги в совершенно новой области физики. LNews. 17 января 2024 г.

Профессор Ягеллонского Университета Кшиштоф Саха сделал прорывное открытие и первые шаги в совершенно новой области физики, названной им "таймтроникой" ... 

Поправки к Фрэнку Вильчеку ...

См. также о кристаллах времени в предыдущих выпусках.

КРИСТАЛЛЫ ВРЕМЕНИ 2025: Международная конференция по кристаллам времени и темпоральным явлениям, Четраро, Италия, 14-16 июля 2025 г.

Организаторы: Университет Кейс Вестерн Резерв, Международный центр теоретической физики Абдуса Салама и Ягеллонский университет.

НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТЫ

- Квантовые и классические кристаллы времени.

- Фотонные кристаллы времени.

- Темпоральные (временные) явления в оптике и фотонике.

- Физика атома и конденсированного состояния во времени.

- Управляемые системы.

- Диссипативные системы.

- Топологические фазы Флоке.

- Другие связанные (с этим) явления (феномены).

Предполагается публикация материалов конференции.

Регистрация и подача тезисов будут открыты в 2025 году.

На сайте данной конференции можно найти материалы предшествовавших конференций.

Веб-адрес: https://time-crystals.org

РАЗНОЕ

Quantum leap: Scientists reveal the shape of a single photon for the first time = Квантовый скачок: ученые впервые раскрыли форму одиночного фотона. SciTechDaily. November 22, 2024.

Разработана новая теория, объясняющая взаимодействие света и материи на квантовом уровне и позволившая исследователям впервые определить точную форму одиночного (отдельного) фотона, показывая его взаимодействие с атомами и окружающей средой.

Созданная модель описывает не только взаимодействие между фотоном и эмиттером, но и то, как энергия этого взаимодействия перемещается в отдаленное "дальнее поле". Изображение можно увидеть по ссылке выше.

По материалам Physical Review Letters (в открытом доступе).

И. Зерчанинова