Основной охватываемый период – 1 февраля - 15 апреля 2022 г.

Разделы: Физика. Биология и медицина. Путешествия во времени. Искусство. Разное.

Физика

Sam Baron. Time might not exist, according to physicists and philosophers – but that’s okay = По мнению физиков и философов, время может и не существовать, но это нормально. The Conversation. April 14, 2022.

Физика и философия. Существует ли время? Ответ на этот вопрос может показаться очевидным: конечно! Просто посмотрите на календарь или часы. Но развитие физики предполагает, что несуществование времени – открытая возможность, и мы должны отнестись к ней серьезно.

Как это может быть и что бы это значило? Объяснение займет некоторое время, но не волнуйтесь: даже если время не существует, наша жизнь будет идти своим чередом ...

Кризис в физике. В прошлом столетии или около того мы объясняли Вселенную с помощью двух чрезвычайно успешных физических теорий: общей теории относительности и квантовой механики. Квантовая механика описывает, как все работает в невероятно маленьком мире частиц и их взаимодействий. Общая теория относительности описывает общую картину гравитации и того, как движутся объекты. Обе теории работают очень хорошо сами по себе, но считается, что они противоречат друг другу. Хотя точная природа конфликта является спорной, ученые в целом согласны с тем, что обе теории необходимо заменить новой, более общей теорией.

Физики хотят создать теорию квантовой гравитации, которая заменит общую теорию относительности и квантовую механику, сохранив при этом исключительный успех обеих. Такая теория объяснила бы, как общая картина гравитации работает в миниатюрном масштабе частиц.

Время в квантовой гравитации. Оказывается, создать теорию квантовой гравитации чрезвычайно сложно. Одной из попыток преодолеть конфликт между двумя теориями является теория струн, которая заменяет частицы струнами, вибрирующими в 11 измерениях. Однако здесь возникает еще одна трудность. Версии теории струн предлагают ряд моделей, описывающих вселенную, в общих чертах схожую с нашей, не делая никаких четких предсказаний, которые можно было бы проверить с помощью экспериментов для выяснения, какая модель является правильной. В 1980-х и 1990-х годах многие физики разочаровались в теории струн и предложили ряд новых математических подходов к квантовой гравитации.

Одним из наиболее известных из них является петлевая квантовая гравитация, которая предполагает, что ткань пространства и времени состоит из сети очень маленьких дискретных фрагментов или петель. Одним из замечательных аспектов петлевой квантовой гравитации является то, что она полностью устраняет время. И петлевая квантовая гравитация не единственная, кто упраздняет время: кажется, что ряд других подходов также упраздняют время как фундаментальный аспект реальности.

Возникновение времени. Итак, мы знаем, что нам нужна новая физическая теория для объяснения Вселенной, и что эта теория может не включать время. Предположим, что такая теория окажется верной. Следует ли из этого, что время не существует? Это сложно, и это зависит от того, что мы подразумеваем под существованием.

Теории физики не включают никаких столов, стульев или людей, и, тем не менее, мы по-прежнему принимаем, что столы, стулья и люди существуют. Почему? Потому что мы предполагаем, что такие вещи существуют на более высоком уровне, чем уровень, описываемый физикой. Мы говорим, например, что столы "возникают" из лежащей в их основе физики частиц, летающих по Вселенной. Но хотя у нас есть довольно хорошее представление о том, как стол может быть сделан из фундаментальных частиц, мы понятия не имеем, как время может быть "составлено" из чего-то более фундаментального. Таким образом, пока мы не сможем дать четкое объяснение того, как возникает время, неясно, можем ли мы просто предположить, что время существует. Время может не существовать ни на каком уровне. 

Время и "агентство". Сказать, что время не существует ни на каком уровне, это все равно, что сказать, что столов вообще нет. Попытка прожить в мире без столов может быть сложной, но управление в мире без времени кажется катастрофой. Вся наша жизнь построена вокруг времени. Мы планируем будущее в свете того, что знаем о прошлом. Мы возлагаем на людей моральную ответственность за их прошлые действия, чтобы впоследствии сделать им выговор. Мы считаем себя агентами (сущностями, которые могут что-то делать) отчасти потому, что мы можем планировать действия, которые приведут к изменениям в будущем. Но какой смысл действовать, чтобы добиться изменений в будущем, когда в самом прямом смысле нет будущего, ради которого нужно действовать? Какой смысл наказывать кого-то за прошлый поступок, когда прошлого нет, а значит, и такого поступка, по-видимому, нет? Открытие того, что времени не существует, казалось бы, остановит весь мир. У нас не было бы причин вставать с постели ...

Выход из тупика. Хотя физика может исключить время, кажется, она оставляет нетронутой причинно-следственную связь: то, в каком смысле одно может повлечь за собой другое. Возможно, в таком случае физика говорит нам, что причинность, а не время, является основной характеристикой нашей Вселенной. Если это так, то агентство все еще может выжить. Ибо можно полностью реконструировать чувство агентности в каузальных терминах ...

Автор – адъюнкт-профессор философии в Австралийском католическом университете. Основные направления научных исследований: метафизика времени, философия математики и философия науки.

Sam Baron, Kristie Miller, Jonathan Tallant. Out of time: A philosophical study of timelessness = Вне времени: философское исследование безвременья. Oxford University Press. April 14, 2022. 280 стр. Электронная книга.

"Мысль о том, что времени не существует, для многих немыслима: время должно существовать. Почти каждый наш опыт говорит нам об этом.

Было много споров о том, что такое время, но не о том, существует ли оно.

Цель этой книги – сделать отсутствие времени мыслимым. Времени может и не быть. Начиная с эмпирически окрашенного исследования "народной" концепции времени, книга исследует последствия, которые это имеет для нашего понимания "агентства" [способности действовать], и степень, в которой наша лучшая физика и лучшая метафизика совместимы с вневременной концепцией реальности."

Об этой книге, других книгах и статьях по созвучной тематике на PhilPapers.

Chad Orzel. A brief history of timekeeping: The science of marking time, from Stonehenge to atomic clocks = Краткая история хронометража: наука об отсчете времени, от Стоунхенджа до атомных часов. 2022. 336 стр.

В Nature - Book Review (March 30, 2022). " ... Секундомер всегда был связан как с будущим, так и с прошлым", – пишет физик Чад Орзел – будь то древние общества, отслеживающие, когда сажать урожай, средневековые астрологи, предсказывающие по звездам, или современные астрономы, предсказывающие небесные транзиты. Это также включает в себя поиск регулярного счетного тика, такого как переход между сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133, который теперь используется для определения секунды. В этой разнообразной книге, полной истории, физики и физиков, странным образом отсутствует "Краткая история времени" Стивена Хокинга 1988 года ... "

Чад Орзел – профессор физики Юнион-колледжа (штат Нью-Йорк) и автор научно-популярных книг о физике, в том числе физике времени.

Ethan Siegel. Time dilation is real, and your head ages faster than your feet = Замедление времени реально, и ваша голова стареет быстрее, чем ваши ноги. Big Thing. April 6, 2022.

Ваше местонахождение в этой Вселенной описывается не только пространственными координатами (где), но и временной координатой (когда). Невозможно переместиться из одного пространственного положения в другое, не двигаясь также во времени, и невозможно точно измерить время, не понимая относительную силу гравитационных полей в местах, где вы его измеряете.

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

Одна из вещей, на которые мы полагаемся, это то, что законы физики универсальны. Хотя свойства Вселенной могут меняться со временем, из-за энергии или вашего местоположения, правила и фундаментальные константы, управляющие ею, остаются неизменными ... 

То, как мы определяем время, развивалось на протяжении веков; то, что раньше зависело от движения Земли, вращающейся вокруг своей оси или вокруг Солнца, теперь заменено атомарным определением. Секунда, как мы ее знаем, определяется атомом цезия-133.

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

Далее о точности атомных часов, основываясь на физических законах и их неизменности. Автор специализируется в области теоретической астрофизики.

См. также: Michael R. Wilczynska, John K. Webb, Matthew Bainbridge, John D. Barrow, Sarah E. I. Bosman, Robert F. Carswell, Mariusz P. Dabrowski, Vincent Dumont, Chung-Chi Lee, Ana Catarina Leite, Katarzyna Leszczynska, Jochen Liske, Konrad Marosek, Carlos J. A. P. Martins, Dinko Milakovic, Paolo Molaro, Luca Pasquini. Four direct measurements of the fine-structure constant 13 billion years ago = Четыре прямых измерения постоянной тонкой структуры 13 миллиардов лет назад. Science Advances, 2020, 6 (17). В открытом доступе. Популярно: University of New South Wales. New findings suggest laws of nature not as constant as previously thought = Новые данные свидетельствуют о том, что законы природы не так постоянны, как считалось ранее. ScienceDaily. April 27, 2020. " ... Если во Вселенной существует направленность, утверждает профессор Уэбб, и если показано, что электромагнетизм очень незначительно отличается в определенных регионах космоса, то самые фундаментальные концепции, лежащие в основе большей части современной физики, потребуют пересмотра ... "

Дополнительно: Brian Koberlein. Could the physical constants change? Possibly, but probably not = Могут ли измениться физические константы? Возможно, но скорее всего нет. Universe Today. April 30, 2020.

... Большинство этих экспериментов астрономические. Поскольку свету требуется время для путешествия, когда мы смотрим вглубь космоса, мы также заглядываем глубоко в прошлое. Галактика в миллиарде световых лет от нас предстает перед нами такой, какой она была миллиард лет назад. Так что если физические константы в далеких галактиках такие же, как и здесь, это означает, что они постоянны не только в пространстве, но и во времени. И это то, что показало большинство экспериментов. Но недавнее исследование предполагает несколько иначе.

В этом последнем исследовании рассматривалось то, что известно как постоянная тонкой структуры альфа ...  Команда наблюдала за светом квазара, известного как J1120+0641. Свет покинул квазар, когда Вселенной было всего 800 миллионов лет, и он прошел через несколько межзвездных газовых облаков, прежде чем достичь нас. Они измерили линейчатые спектры света, когда он проходил через четыре области на разных расстояниях, и не нашли признаков изменения значения альфы, то есть оно не меняется со временем. Но полученное ими значение альфы немного отличается от значения, полученного в аналогичных исследованиях. Это предполагает, что постоянная тонкой структуры может иметь различное значение в зависимости от того, где вы находитесь в космосе ...

И это привело к тому, что в некоторых популярных новостных статьях заявлялось, что физические константы в конце концов изменяются. Однако данный вывод необоснован.

Начнем с того, что отклонение, обнаруженное командой, очень мало и значительно ниже уровня, который считается окончательным. Команда также смотрела только на свет от одного квазара. Это понятно, учитывая, что такое исследование может быть трудно провести, но это означает, что данных недостаточно, чтобы делать радикальные выводы. Это только одно исследование из нескольких, и все остальные подтверждают идею о том, что физические константы не меняются ...

Популярно: Постоянная тонкой структуры выросла десятикратно в спиновом льду (N+1, 14 сентября 2020 г.) и Могут ли законы физики меняться со временем? (Hi-News.ru, 22 февраля 2022 г.)

Кстати: Paul Sutter. Life as we know it would not exist without this highly unusual number = Жизнь, какой мы ее знаем, не существовала бы без этого весьма необычного числа. Space. March 24, 2022.

Постоянная тонкой структуры альфа* – это, по-видимому, случайное число, не имеющее единиц измерения или измерений, которое возникало во многих областях физики и, по-видимому, управляет одним из самых фундаментальных взаимодействий во Вселенной. Это мера силы взаимодействия между заряженными частицами и электромагнитной силой. Текущая оценка постоянной тонкой структуры составляет 0,007 297 352 5693 с погрешностью 11 для последних двух цифр. Число легче запомнить по обратному, примерно 1/137.

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

Изменив это число, вы измените Вселенную. Если бы постоянная тонкой структуры имела другое значение, то атомы имели бы другие размеры, полностью изменилась бы химия, и изменились бы ядерные реакции. Жизнь, какой мы ее знаем, была бы совершенно невозможна, если бы постоянная тонкой структуры имела хотя бы немного другое значение.

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

Сегодня у нас нет объяснения происхождения этой константы. На самом деле, у нас вообще нет теоретического объяснения ее существования. Мы просто измеряем её в экспериментах, а затем подставляем измеренное значение в наши уравнения, чтобы делать другие прогнозы.

Когда-нибудь теория всего – полная и единая теория физики – сможет объяснить существование постоянной тонкой структуры и других подобных констант. К сожалению, у нас нет теории всего, поэтому мы пожимаем плечами.

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

Пол М. Саттер – профессор-исследователь в области астрофизики в Институте передовых вычислительных наук Университета Стоуни-Брук и в Институте Флэтайрон, Нью-Йорк, ведущий программ "Спросите космонавта" и "Космическое радио".

* В физике постоянная тонкой структуры (или постоянная Зоммерфельда) представляет собой фундаментальную физическую постоянную, которая количественно определяет силу электромагнитного взаимодействия между элементарными заряженными частицами.

Законы физики выполняются не всегда – российские ученые. В Научной России. 20 сентября 2020 г. " ... для некоторых открытых и неравновесных дисперсных систем – частиц в среде – симметрия эффективной силы межчастичного взаимодействия может нарушаться, и возникает очень интересная физика: например, частицы самоорганизуются в сложные структуры, система аномально разогревается, появляются необычные фазовые переходы ... " И снова третий закон Ньютона ... 

Интересно: Patrick Pietzonka. Classical pendulum clocks break the thermodynamic uncertainty relation = Классические маятниковые часы нарушают термодинамическое соотношение неопределенностей. Physical Review Letters, 128, 130606. April 1, 2022. В открытом доступе.

" ... Рассматривая термодинамически непротиворечивую дискретную модель спускового механизма, мы сначала показываем, что колебаний недодемпфированного гармонического осциллятора в тепловом равновесии достаточно, чтобы нарушить термодинамическое соотношение неопределенностей ... "

Еще раз об автодидактической Вселенной – популярно на русском языке, CNews (13 января 2022 г.). " ... Вселенная увековечивает себя, постоянно адаптируя свои же физические законы с течением времени ...  Метазакон ... ". На английском языке в оригинале (arXiv) и кратко (Popular Mechanics).

Ingrid Fadelli. A fully optical attoclock to image tunnelling wavepackets = Полностью оптические часы для отображения туннелирующих волновых пакетов. Phys.org. March 24, 2022.

Атточасы или аттосекундные часы – инструменты, способные измерять временные интервалы в аттосекундной шкале, или измерять время, необходимое электронам для туннелирования из атомов. Аттосекундная процедура была впервые представлена исследовательской группой под руководством Урсулы Келлер в 2008 году ...  Краткий обзор.

[Атточасы – новый инструмент для изучения фундаментальной динамики аттосекунд в атомном масштабе. Одна аттосекунда равна 10^-18 секунды.]

Manasee Wagh. What are atomic clocks, anyway? = Что такое атомные часы? Popular Mechanics. March 28, 2022.

Обзорная информация.

Mo-Juan Yin, Xiao-Tong Lu, Ting Li, Jing-Jing Xia, Tao Wang, Xue-Feng Zhang, Hong Chang. Floquet engineering hz-level Rabi spectra in shallow optical lattice clock = Флоке инженерия спектров Раби на гц-уровне в часах с мелкой оптической решеткой. Physical Review Letters, 128, 073603. February 17, 2022.

"Квантовая метрология со сверхвысокой точностью обычно требует подготовки атомов в сверхстабильной среде с четко определенными квантовыми состояниями. Таким образом, в системах часов на оптической решетке для захвата ультрахолодных атомов используются глубокие потенциалы решетки. Однако декогеренция, вызванная комбинационным рассеянием света и сдвигами света более высокого порядка, может быть значительно уменьшена, если атомные часы реализованы в мелких оптических решетках ...

При тщательном сравнении теории и эксперимента мы показываем, что частоту Раби и полосы Блоха можно настраивать одновременно и независимо. Наша работа не только предлагает другую идею для квантовой метрологии, такую как создание часов на мелкой оптической решетке в открытом космосе, но также прокладывает путь для квантового моделирования новых фаз материи путем создания экзотических спин-орбитальных взаимодействий."

Daniel Benedicto Orenes, Robert J. Sewell, Jerome Lodewyck, Morgan W. Mitchell. Improving short-term stability in optical lattice clocks by quantum nondemolition measurement = Улучшение кратковременной стабильности часов на оптической решетке с помощью квантовых измерений без разрушения. Physical Review Letters, 128, 153201. April 13, 2022.

"Мы предлагаем протокол многомерной оценки для квантовых измерений без разрушения (QND) в интерферометре часов Раби. Этот метод хорошо подходит для современных часов на оптической решетке ... "

Tim Wogan. Gravitational time dilation measured on millimetre scale in atomic clocks = Гравитационное замедление времени, измеренное в миллиметровом масштабе в атомных часах. Physics World. February 19, 2022.

Две независимые группы исследователей в США использовали методы дифференциальных измерений для удаления лазерного шума из атомных часов. Это позволило одной команде (NIST - Национальный институт стандартов и технологий) наблюдать крошечные различия в том, как гравитация влияет на атомы, разделенные менее чем на 1 см в высоту. Соответствующая практическая методика может позволить более широко использовать атомные часы в таких приложениях, как геодезия и обнаружение гравитационных волн.

Вторая группа первой продемонстрировала, что время течет медленнее внизу атомного ансамбля миллиметрового размера, чем наверху, что еще раз подтверждает предсказание общей теории относительности Эйнштейна ...  По материалам Nature.

Тоже интересно: Хамадеев М. Физики проверили теорию с помощью колебаний гелиевого конденсата. N+1. 8 апреля 2022 г. Оригинальная статья в Science.

H. Capellmann. Space-time in quantum theory = Пространство-время в квантовой теории. Foundations of Physics, vol. 51. April 3, 2021. В открытом доступе.

Квантовая теория, подобно теории относительности, требует новой концепции пространства-времени, налагаемой универсальной константой. В то время как скорость света c, не являющаяся бесконечной, требует переопределения пространства-времени в больших и космологических масштабах, квантование действия в терминах конечной, то есть неисчезающей, универсальной константы h требует переопределения пространства-времени в очень малых масштабах. Самое главное, классическое понятие "время" как одной общей непрерывной переменной времени и природы, непрерывно развивающейся "во времени", должно быть заменено бесконечным многообразием скоростей переходов для прерывистых квантовых переходов.

Фундаментальные законы квантовой физики, коммутационные соотношения и квантовые уравнения движения возникли в результате признания Максом Борном основного принципа квантовой физики: каждому изменению в природе соответствует целое число квантов действия. Переменные действия могут изменяться только на целочисленные значения h, требуя, чтобы все другие физические величины изменялись дискретными шагами, "квантовыми скачками". Математическая реализация этого принципа привела к коммутационным соотношениям и квантовым уравнениям движения. Понятие "точка" в пространстве-времени теряет свое физическое значение; квантовые неопределенности времени, положения, как и любой другой физической величины, являются необходимым следствием квантования действия.

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

Наиболее важное различие между классической и квантовой физикой касается понятия "время". В общем случае время связано с изменением: физические объекты меняют свое состояние в зависимости от времени. Уравнения, управляющие этими изменениями, являются уравнениями движения. В соответствии с классическим предположением о непрерывности во времени и пространстве классические уравнения движения являются дифференциальными уравнениями, т. е. соотношениями между бесконечно малыми изменениями физических величин ...

Квантовые уравнения движения не содержат время явно ...  нет никакого способа, чтобы бесконечное множество натуральных чисел могло непрерывно преобразовываться в континуум. Точно так же не существует способа, при котором изначально статистическое поведение могло бы непрерывно трансформироваться в полностью детерминированное поведение. Классические дифференциальные уравнения не могут представлять собой "истинные" законы природы, а могут лишь давать приблизительное описание средних значений, которое игнорирует лежащую в основе физическую дискретность ...

Сравните с классической концепцией времени: часы, состоящие из некоторого макроскопического осциллятора, определяют время через количество колебаний в единицу времени. Процесс дискретного счета, используемый для определения классического времени, обязательно вносит конечные (классические) неопределенности. Как обычно в классической физике, неявно признается, что на практике этих конечных неопределенностей избежать нельзя, но предполагается, что в принципе их можно свести к бесконечно малому. Хотя это и не имеет прямого отношения к отдельным квантовым системам, классическая временная переменная, определяемая часами, может быть взята в качестве внешнего параметра, служащего шкалой для скоростей перехода прерывистого квантового поведения. Однако следует иметь в виду, что классическое время, определяемое часами, не может быть точно определено; квантовые неопределенности устанавливают нижний предел для всех измерений. Квантование действия гарантирует, что все физические величины (время, энергия, положение, импульс и т. д.) подвержены влиянию квантовых неопределенностей.

Время как оператор и время как внешний параметр ...

Chris Young. Scientists discover a new "speed limit" for all electronic devices = Ученые открывают новое "ограничение скорости" для всех электронных устройств. Interesting Engineering. March 28, 2022.

Исследователи из Технического университета Вены, Технического университета Граца и Института квантовой оптики имени Макса Планка рассчитали предельное ограничение скорости для электронных устройств.

По мнению исследователей, верхний предел оптоэлектронных систем составляет один петагерц. Двигаться быстрее означало бы нарушать законы квантовой физики. По материалам Nature.

Версия перевода на русский язык (GAMINGDEPUTY RUSSIA).

См. также: Isabelle Dume. Quantum physics sets a speed limit for fastest possible optoelectronic switch = Квантовая физика устанавливает ограничение скорости для самого быстрого оптоэлектронного переключателя. Physics World. April 26, 2022.

Physicists exploit space and time symmetries to control quantum materials = Физики используют симметрию пространства и времени для управления квантовыми материалами. ScienceDaily. December 2, 2021

Физики-теоретики из Эксетерского университета (Великобритания) и Норвежского университета науки и технологии (Тронхейм) построили квантовую теорию, которая описывает цепочку квантовых резонаторов, удовлетворяющую симметрии пространственного отражения и обращения времени. Они показали, как различные квантовые фазы таких цепей связаны с замечательными явлениями, которые могут быть полезны при разработке будущих квантовых устройств, основанных на сильных корреляциях. 

В физике принято различать открытые и закрытые системы. Закрытые системы изолированы от любой внешней среды, так что энергия сохраняется, потому что ей некуда уходить. Открытые системы связаны с внешним миром и посредством обмена с окружающей средой подвержены притоку и потерям энергии. Есть важный третий случай. Когда энергия, втекающая и вытекающая из системы, точно сбалансирована, возникает промежуточная ситуация между открытостью и закрытостью. Это равновесие может возникнуть, когда система подчиняется комбинированной симметрии пространства и времени, то есть когда (1) переключение влево и вправо и (2) переворот стрелы времени оставляют систему практически неизменной ...

Adrian Cho. Physicists produce biggest time crystal yet. Quantum computer simulates perpetually cycling system = Физики создали самый большой кристалл времени. Квантовый компьютер моделирует систему с бесконечным циклом. Science. March 2, 2022.

Австралийские физики смоделировали новый кристалл времени, состоящий из 57 квантовых частиц, что более чем в два раза превышает размер кристалла времени из 20 частиц, смоделированного в прошлом году учеными из Google. Отчет о работе (Science Advances, Vol. 8, No 9. 2022). В открытом доступе. Популярно на Хайтек.

Karmela Padavic-Callaghan. Time crystals made of light could soon escape the lab. A new, more robust approach to creating these bizarre constructs brings them one step closer to practical applications = Кристаллы времени, сделанные из света, скоро смогут покинуть лабораторию. Новый, более надежный подход к созданию этих причудливых конструкций делает их еще на один шаг ближе к практическому применению. Scientific American. March 9, 2022.

Группа физиков во главе с инженером Хоссейном Тахери из Калифорнийского университета в Риверсайде добилась еще одного успеха, сделав кристалл времени из света. Их работа, опубликованная в Nature Communications в феврале, может помочь кристаллам времени превратиться из деликатных экспериментальных курьезов в более надежные компоненты практических устройств.

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

Хотя поведение кристалла времени повторяется с течением времени, его нельзя считать просто тикающими часами. В частности, часы требуют внешней энергии для своего хода, но для кристалла времени "тиканье" является наиболее естественным и стабильным состоянием. Это противоположно представлению физиков о термодинамическом равновесии, при котором энергия поступает в систему только для того, чтобы неизбежно рассеяться: представьте себе кастрюлю с водой, которую доводят до кипения и затем возвращают к комнатной температуре. В этом смысле, кристаллы времени подобны кастрюле с водой, которая всегда кипит одинаково и никогда не остывает. Таким образом, согласно некоторым определениям, они представляют собой новое и уникальное состояние материи, отличающееся устойчивым сохранением равновесия. Как метрономы, кристаллы времени могут стать большим преимуществом в будущем для точного хронометража или квантовой обработки информации.

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

Прорыв команды, возможно, заключался в использовании сравнительно более простого подхода, основанного на направлении двойных лучей лазерного света в кристаллическую полость миллиметровой ширины в форме диска. Внутри полости два луча неоднократно рикошетили от ее стенок и при этом сталкивались. Крайне важно, что исследователи выбрали конкретную конструкцию резонатора и точно контролировали свойства лазерных лучей, так что залп отраженного света создавал странные узоры, которые никогда не могли появиться из света, излучаемого, например, обычными бытовыми лампочками ...  Лазерный луч превращался в парад "кусков", каждый из которых больше походил на единый гребень волны, никогда не теряющий формы, чем на широкую рябь на поверхности взволнованного озера. Эти так называемые уединенные волны, или [диссипативные оптические] солитоны, [спонтанно] возникали и образовывали парад с предсказуемой периодичностью, шагая точно в такт, тем самым создавая кристалл времени. Физики уловили эту "кристаллизацию", внимательно изучив свет, просачивающийся из полости ...

Оригинальная статья: Hossein Taheri, Andrey B. Matsko, Lute Maleki, Krzysztof Sacha. All-optical dissipative discrete time crystals = Полностью оптические диссипативные кристаллы дискретного времени. Nature Communications, vol. 13. February 14, 2022. В открытом доступе.

" ... Здесь мы сообщаем об экспериментальном наблюдении и теоретическом исследовании кристалла дискретного времени в керровском нелинейном оптическом микрорезонаторе ...  Эта универсальная платформа позволяет реализовать долгожданные явления, такие как кристалл дискретного времени с дефектами и фазовые переходы. В сочетании с монолитной микрофабрикой данная система, работающая при комнатной температуре, прокладывает путь к кристаллам времени размером с чип, поддерживающим реальные приложения за пределами сложных лабораторий ... "

Jordi Tiana-Alsina, Cristina Masoller. Time crystal dynamics in a weakly modulated stochastic time delayed system = Динамика кристалла времени в слабомодулированной стохастической системе с временной задержкой. Nature - Scientific Reports, 12. March 22, 2022. В открытом доступе. 

Колебания кристалла времени во взаимодействующих, периодически возбуждаемых системах многих частиц представляют собой очень регулярные колебания, которые сохраняются в течение длительных периодов времени, устойчивы к возмущениям и частота которых отличается от частоты управляющего сигнала. Используя базовое сходство пространственно протяженных систем (пространственно-растянутых систем) и систем с временной задержкой (TDS), авторы представляют экспериментальную демонстрацию кристаллоподобного поведения в слабомодулированной стохастической системе с временной задержкой ...

Pedram Roushan. Time crystals: the search for a new phase of matter = Кристаллы времени: поиск новой фазы материи. Physics World. April 4, 2022.

Педрам Рушан из команды Google Quantum AI в Калифорнии описывает эту неуловимую форму материи и то, как ее можно смоделировать на квантовом процессоре Sycamore Company. С иллюстрациями (схемы, графики).

Berislav Buca. Out-of-time-ordered crystals and fragmentation = Кристаллы вневременного порядка и фрагментация. Physical Review Letters, 128, 100601. March 11, 2022.

Возможен ли самопроизвольный вечный реверс стрелы времени? Вневременно-упорядоченный коррелятор [корреляционная функция] (OTOC) является стандартной мерой необратимости, квантового скремблирования и стрелы времени. Таким образом, можно точнее и удобнее сформулировать вопрос: могут ли в системах многих тел существовать пространственно упорядоченные вечные ОТОС колебания? "Здесь мы даем строгую нижнюю границу амплитуды колебаний OTOC в терминах строго локальной динамической алгебры, позволяющую идентифицировать системы, являющиеся вневременно-упорядоченными (OTO) кристаллами. В то время как колебания OTOC возможны для систем с несколькими телами, из-за требования пространственного порядка кристаллы OTO не могут быть достигнуты с помощью эффективной динамики одного или нескольких тел, например, маятника или конденсата. Скорее, они сигнализируют о вечном движении квантового скремблирования. Также показано, что если гамильтониан удовлетворяет этой новой алгебре, он имеет экспоненциально большое количество локальных инвариантных подпространств, т. е. фрагментацию гильбертова пространства. Важно отметить, что алгебра и, следовательно, кристалл OTO устойчивы к локальным унитарным и диссипативным возмущениям. Показано, что лестница Крейца представляет собой кристалл OTO, который, таким образом, постоянно переворачивает свою стрелу времени ... "

Статья данного автора на arXiv. " ... Для того чтобы определить значимую устойчивость многочастичных квантовых кристаллов времени в изолированных системах, мы ввели определение, основанное на вневременной упорядоченности корреляций, которые должны отображать как колебания конечной частоты, так и нетривиальную пространственную зависимость ... "

См. также о кристаллах времени в предыдущих выпусках.

Pengming Zhanga, Qiliang Zhaoa, P.A. Horvathy. Gravitational waves and conformal time transformations = Гравитационные волны и конформные преобразования времени. Annals of Physics, vol. 440. May 2022.

Математика пространства-времени. Конформное переопределение времени. Конформно связанные плоские гравитационные волны.

Преобразование Нидерера между плоскими гравитационными волнами.

" ... Эти методы распространяются на пространство-время, которое не является конформно плоским и имеет зависящий от времени профиль, и затем могут быть применены к геодезическому движению в плоской гравитационной волне ... "

Grant Currin. How gamma rays from distant pulsars show ripples in the fabric of space-time = Как гамма-лучи далеких пульсаров показывают рябь в ткани пространства-времени. Interesting Engineering. April 7, 2022.

Группа исследователей сообщает, как они использовали нашу галактику в качестве гигантского научного инструмента для обнаружения древних гравитационных волн, которые прокатываются по Вселенной с тех пор, как первые галактики начали сливаться миллиарды и миллиарды лет назад.

"Эти ряби в пространстве-времени сливаются воедино… и в конечном итоге создают этот чрезвычайно длинноволновый фон гравитационных волн",– говорит космолог Адитья Партасарати, соавтор нового исследования ...  По материалам Science.

Paul Sutter. Our universe may have a twin that runs backward in time = У нашей Вселенной может быть двойник, который движется назад во времени. Live Science. March 16, 2022.

Антивселенная, бегущая назад во времени, могла бы объяснить темную материю и космическую инфляцию.

Новая безумная теория предполагает, что может существовать еще одна "антивселенная", движущаяся назад во времени до Большого взрыва.

Идея предполагает, что ранняя Вселенная была маленькой, горячей и плотной – и настолько однородной, что время выглядит симметричным, двигаясь вперед и назад.

Если это правда, новая теория означает, что темная материя не такая уж загадочная; это просто новая разновидность призрачной частицы, называемой нейтрино, которая может существовать только в такой вселенной. И теория подразумевает, что не будет необходимости в периоде "инфляции" ...  По материалам Annals of Physics.

Популярно на русском языке (Planet Today). На arXiv (в версии от 22 января 2022 г.).

Davide Carbone, Paolo De Gregori, Lamberto Rondoni. Time reversal symmetry for classical, non-relativistic quantum and spin systems in presence of magnetic fields = Симметрия обращения времени для классических, нерелятивистских квантовых и спиновых систем в присутствии магнитных полей. Annals of Physics. March 25, 2022.

"Мы распространяем на квантово-механические системы результаты, ранее полученные для классических механических систем, относительно обратимости времени в присутствии магнитного поля ...  Действительно, вопреки общим ожиданиям нарушения соотношений Онзагера в присутствии магнитного поля обнаружено не было ... "

Roshan Sajjad, Jeremy L. Tanlimco, Hector Mas, Alec Cao, Eber Nolasco-Martinez, Ethan Q. Simmons, Flavio L.N. Santos, Patrizia Vignolo, Tommaso Macri, David M. Weld. Observation of the Quantum Boomerang Effect = Наблюдение эффекта квантового бумеранга. Physical Review X, 12, 011035. February 23, 2022. В открытом доступе.

Частица в системе, локализованной по Андерсону, если ее запустить в любом направлении, должна в среднем вернуться в исходную точку и остаться там ...  Измеренная динамика согласуется с численными моделями и предсказаниями представленной авторами аналитической теории, которая проясняет связь между симметрией обращения времени и динамикой бумеранга ...  Популярно: N+1, Новая наука, Телеканал "Наука".

Sahil Gopalkrishna Naik, Edwin Peter Lobo, Samrat Sen, Ram Krishna Patra, Mir Alimuddin, Tamal Guha, Some Sankar Bhattacharya, Manik Banik. Composition of multipartite quantum systems: perspective from timelike paradigm = Композиция многочастичных квантовых систем: перспектива с точки зрения времениподобной парадигмы. Physical Review Letters, 128, 140401. April 8, 2022.

" ... для любой двудольной системы ни одна из этих композиций не допускает ничего, кроме квантово-пространственных корреляций. В этом Письме мы показываем, что такие двудольные композиции могут допускать более сильные, чем квантовые, корреляции во времениподобной области ... "

Break in temporal symmetry produces molecules that can encode information = Нарушение временной симметрии приводит к образованию молекул, способных кодировать информацию. SciTechDaily. September 1, 2019.

Группа исследователей, связанных с Государственным университетом Сан-Паулу (UNESP) в Бразилии, описывает важное теоретическое открытие, которое может способствовать развитию квантовых вычислений и спинтроники.

Исследователи заметили, что молекулы, способные кодировать информацию, образуются в системах, называемых полуметаллами Вейля, когда нарушается симметрия обращения времени.

Эти системы можно считать трехмерными версиями графена*, и они связаны с очень своеобразными объектами, называемыми фермионами Вейля. Это безмассовые, квазирелятивистские, киральные частицы – квазирелятивистские, потому что они движутся подобно фотонам (фундаментальным "частицам" света), но ведут себя как релятивистские, сжимая пространство и расширяя [замедляя] время ...  По материалам Nature.

*Графен – двумерный материал.

Andrey Feldman. How is spacetime altered by entangled particles? = Как пространство-время изменяется запутанными частицами? Advanced Science News. March 21, 2022. 

Фельдман Андрей Леонидович, PhD в области теории струн (Weizmann Institute of Science), старший преподаватель теоретической физики в Новосибирском государственном университете, об идеях, изложенных в статье: Jonathan Nemirovsky, Eliahu Cohen, Ido Kaminer. Spin - Spacetime Censorship = [Спин-пространственно-временная цензура]. Annalen der Physik 2022. Vol. 534, Issue 1*.

Из оригинальной статьи.

Квантовая запутанность и релятивистская причинность являются ключевыми понятиями в теоретических работах, стремящихся объединить квантовую механику и гравитацию. Рассматривается мысленный эксперимент, который связывает вращение с пространством-временем, а затем анализируется в контексте квантовой информации с использованием различных подходов к квантовой гравитации. Как классическая теория гравитации, так и некоторые квантовые теории предсказывают, что вокруг частицы с половинным спином сферическая симметрия пространства-времени нарушается ее магнитным полем или просто ее собственным угловым моментом. Утверждается, что любое отклонение от сферической симметрии, связанное со спином, при соответствующем измерении может нарушить релятивистскую причинность и квантовое отсутствие клонирования. Чтобы избежать таких нарушений, измеряемое пространство-время вокруг системы покоя частицы обычно должно оставаться сферически симметричным, потенциально как обратное действие акта ковариантного измерения или из-за квантованной спиновой зависимости магнитного поля.

Мысленный эксперимент предлагает механизм цензуры, предотвращающий возможность обнаружения спина "на основе пространства-времени", что может пролить свет на взаимодействие между квантовой механикой и гравитацией. Поскольку указанный мысленный эксперимент не зависит от какой-либо конкретной теории, он подходит для проверки связи квантовой материи и пространства-времени в существующих и будущих теориях квантовой гравитации.

Из аналитической статьи.

Новый мысленный эксперимент исследует интерфейс между квантовой механикой и общей теорией относительности с использованием передачи информации.

Одним из самых захватывающих явлений в природе, предсказанных квантовой механикой, является концепция запутанных частиц. Если две или более частиц когда-то соприкасались, они сохраняют информацию друг о друге, даже если их разделяет сколь угодно большое расстояние. Что еще более невероятно, так это то, что манипулирование состоянием одной частицы, кажется, немедленно меняет состояние обеих частиц.

Такое действие должно быть очень особенным. Мгновенное изменение состояния одной частицы, вызванное манипуляцией с другой, не должно быть немедленно наблюдаемым, чтобы не нарушить фундаментальный принцип физики: ни один сигнал не может двигаться быстрее скорости света.

Группа физиков из Техниона и Университета Бар-Илана использовала этот принцип для анализа запутанности между двумя вращающимися элементарными частицами и гравитационным полем, которое они создают, чтобы наложить ограничения на еще не открытую теорию квантовой гравитации – описание гравитационных полей на основе принципов квантовой механики.

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

Поскольку точность текущих экспериментов слишком низка для измерения гравитационного поля, создаваемого отдельной частицей, ученые разработали мысленный эксперимент, чтобы изучить, как вращение частицы связано с классическим или квантовым описанием пространства-времени. "В частности, считается, что вращение является источником гравитации и, как ожидается, создаст мизерную кривизну пространства-времени или его квантового аналога" (авторы). "В настоящее время нет единого мнения о типе гравитационного притяжения, возникающего из-за вращения элементарных частиц ...  Также пока не установлено, как опосредована гравитация – возможно, она опосредована гравитонами или, возможно, существует совершенно другой, пока неизвестный принцип ... " (Каминер).

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

В мысленном эксперименте набор гипотетических часов расположен симметрично вокруг элементарной частицы, обозначенной как частица А. Согласно общей теории относительности, частица с определенным спином деформирует пространство-время вокруг себя особым образом, так что ход часов изменится в зависимости от расположения часов ...

Если частица А с часами запуталась с частицей В, находящейся сколь угодно далеко и спин которой еще не измерен, то спин частицы с часами не имеет определенного направления. Согласно квантовой механике, когда измерен спин частицы В и определено направление ее вращения, сразу же станет известен и спин ее запутанного партнера, если его измерить в том же направлении. Согласно некоторым теориям квантовой гравитации, подобный переход от состояния суперпозиции к определенному значению изменит ход часов.

Это означало бы, что информация передавалась со скоростью, превышающей скорость света, что является нарушением фундаментального принципа относительности, сигнализируя о несоответствии между некоторыми из наших современных теорий квантовой механики и гравитации.

Чтобы преодолеть данный парадокс, авторы исследования постулировали новый принцип, названный ими "спин-пространственно-временная цензура" ("цензура спинового пространства-времени" или "цензура спин-пространство-время"), который выдвигает идею о том, что гравитационное поле, создаваемое вращающейся частицей, не может дать информацию о направлении ее вращения (иначе удалось определить, был ли измерен спин её запутанного партнера). Этот новый принцип является общим, и ему должна подчиняться любая теория, управляющая взаимодействием вращающихся частиц и пространства-времени.

Согласно некоторым теориям гравитации, таким как общая теория относительности, наше нынешнее понимание спин-пространственно-временных взаимодействий несовместимо с указанным принципом. Физики предложили обходные пути. Во-первых, они заметили, что вращающаяся частица изменяет пространство-время вокруг себя посредством электромагнитного поля, создаваемого вращающейся частицей. Тщательно описав взаимодействие между электромагнитным полем и гравитацией вокруг частицы, можно сделать ход воображаемых часов нечувствительным к направлению вращения и, таким образом, избежать любых противоречий.

Другой способ избежать парадоксального вывода состоит в том, чтобы предположить, что рассматриваемые квантовые эффекты заставляют гравитационное поле колебаться даже вокруг статической частицы, подобно наблюдаемым квантовым флуктуациям электромагнитных полей. Эти колебания сделали бы точное измерение хода часов теоретически невозможным.

"Наш анализ выявляет ограничения на классические и квантовые описания гравитации, а также дает нам подсказки о том, как изменить их и(или) разработать новые, которые восстанавливают релятивистскую причинность" (Каминер). "В частности, мы показываем, что некоторые основные подходы к квантовой гравитации должны быть изменены, чтобы правильно учитывать квантовые свойства спина".

Поиск руководящих принципов для построения теории квантовой гравитации очень важен, особенно с учетом того, что чувствительность существующих инструментов делает в настоящее время невозможным проведение соответствующих экспериментов в реальном мире. Перед тем, как обозначить – любую – потенциальную теорию квантовой гравитации в качестве верной, мы можем сначала проверить, проходит ли она тест спин-пространственно-временной цензуры.

* По указанной ссылке (Wiley Online Library) статью можно прочитать, но нельзя выгружать и копировать текст.

Тоже интересно: " ... Иногда очень важно проанализировать, как распространяются такие вещи, как вибрация, тепло, возбуждение клеток, информация, вирус и т.д. Цели такого анализа разнообразны: от идентификации источников и путей распространения до изучения модели распространения для прогнозирования. Физическое распространение, такое как вибрация и тепло, подчиняется физическим законам. Однако биологическое размножение, такое как возбуждение клеток, имеет более неоднозначные правила распространения, а распространение через человека, такое как распространение информации и вирусов, более сложное ... ". В Nature - Scientific Reports. April 12, 2022. В открытом доступе.

Michael Banks. Biological physics should be recognized as a major discipline within physics, claims report = Биологическая физика должна быть признана основной дисциплиной в физике, говорится в отчете. Physics World. March 28, 2022.

Биология и медицина

Morten L Kringelbach, Gustavo Deco. The turbulent brain = Турбулентный мозг. Aeon. February 25, 2022.

Поток энергии между мозгом и окружающей средой создает неравновесие, поддерживающее жизнь. Может ли турбулентность помочь нам процветать?

Согласно термодинамике, любой живой организм постоянно обменивается потоками вещества и энергии с окружающей средой. Таким образом, система находится в неравновесном состоянии. В своей книге "Что такое жизнь?" (1944)* австрийский физик и лауреат Нобелевской премии Эрвин Шредингер предположил, что поддержание жизни в точности зависит от избегания равновесия: "Как живой организм избегает распада? …Едя, выпивая, дыша и… усваивая. Технический термин – метаболизм". Согласно этой точке зрения, конечное равновесие – смерть, и, таким образом, выживание зависит от сохранения как можно большего расстояния от равновесия.

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

Прелесть термодинамики в том, что стрелу времени можно изящно математически описать в терминах производства энтропии, которая увеличивается, когда система переходит от порядка к беспорядку, например, когда разбивается стекло. Общее производство энтропии можно рассчитать, и, если оно больше нуля, говорят, что система необратима и неравновесна. Другими словами, разбитое стекло является ярким примером неравновесной и необратимой системы (за исключением вымышленного реального мира Тенета, бросающего вызов физике).

Напротив, в качестве примера системы, находящейся в равновесии, представьте кадры со сталкивающимися бильярдными шарами. При просмотре этого фильма вперед и назад вам будет трудно различить стрелу времени для каждого фильма. С термодинамической точки зрения это связано с тем, что процесс не производит энтропию и создает по существу обратимый процесс.

Эти термодинамические концепции – мощные инструменты, которые в принципе можно применить к чему угодно. Поэтому мы и другие исследователи начали применять их к сигналам мозга. Это позволяет нам измерять, как окружающая среда управляет мозгом, просто измеряя уровень необратимости сигналов мозга. В текущих исследованиях мы изучаем, как эти инструменты могут улавливать стрелу времени и производство энтропии в мозге, позволяя точно оценить, как внешний мир и наше тело выводят мозг из равновесия в различных ситуациях. Потенциально это можно было бы даже использовать для характеристики изменений равновесия в больном мозге до того, как начнут проявляться какие-либо явные симптомы.

Недавно мы объединили термодинамику с силой метода машинного обучения, называемого глубоким обучением, чтобы охарактеризовать стрелу времени в сигналах мозга. Подход глубокого обучения оказался очень успешным в создании полезных инструментов, таких как автоматический машинный перевод с одного языка на другой. Основная идея состоит в том, чтобы алгоритм глубокого обучения изучил закономерности в больших наборах данных, а затем распространил это обучение на новые случаи ...

Мы использовали глубокое обучение как инструмент для обучения различению прямых и обратных версий сигналов мозга. Первоначально, на этапе обучения, каждый сигнал мозга помечается либо прямой, либо искусственно сгенерированной обратной версией, и алгоритм глубокого обучения учится различать их с высокой точностью. На этапе тестирования новые сигналы мозга передаются этому алгоритму глубокого обучения и классифицируются в соответствии с правилами.

В знак уважения к Нолану мы назвали этот алгоритм TENET (Temporal Evolution NET = Сеть темпоральной эволюции). Прелесть алгоритма в том, что уровень точности использования TENET на сигналах мозга напрямую обеспечивает уровень необратимости и неравновесности для данного состояния мозга. Таким образом, мы можем оценить уровень, на котором окружающая среда управляет человеческим мозгом в различных условиях, будь то отдых или выполнение задач.

Мы могли бы уменьшить риск того, что мозг приблизится к равновесию и, следовательно, станет менее способным к взаимодействию с миром.

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

Авторы - известные ученые в области нейронауки.

* Книгу Эрвина Шредингера можно прочитать в переводе на русский язык.

Ученые определили в мозге человека "нейроны времени". Научная Россия. 29 июня 2021 г.

Человеческий мозг содержит нейроны, отслеживающие время. Некоторые нейроны в гиппокампе активируются в определенные моменты времени. Такие "клетки времени" могут играть роль в функции памяти, кодируя информацию о времени и порядке событий ...  По материалам JNeurosci и EurekAlert!

По теме в Science Advances (Масштабируемое представление времени в гиппокампе). В открытом доступе.

Abdulrahman Olagunju. Cells deep in your brain place time stamps on memories. Researchers are unlocking not just the "what" and "where" of a recollection but also the "when" = Клетки глубоко в вашем мозге помещают временные метки в воспоминания. Исследователи разгадывают не только "что" и "где" воспоминаний, но и "когда". Scientific American. December 29, 2021.

Откуда наш мозг знает, что "это" следует за "то"? Два человека встречаются, влюбляются и живут долго и счастливо, а иногда и нет. Последовательность событий, которая происходит в нашей голове – одно следует за другим – может иметь какое-то отношение к так называемым клеткам времени, недавно обнаруженным в гиппокампе человека. Исследование предоставляет доказательства того, как наш мозг знает начало и конец воспоминаний, несмотря на временные промежутки в середине. По мере продолжения этих исследований работа может привести к стратегиям восстановления или улучшения памяти ...  Краткий обзор.

Babak Shahbaba, Lingge Li, Forest Agostinelli, Mansi Saraf, Keiland W. Cooper, Derenik Haghverdian, Gabriel A. Elias, Pierre Baldi, Norbert J. Fortin. Hippocampal ensembles represent sequential relationships among an extended sequence of nonspatial events = Ансамбли гиппокампа представляют собой последовательные отношения между расширенной последовательностью непространственных событий. Nature Communications, vol 13. February 8, 2022. В открытом доступе.

Гиппокамп имеет решающее значение для временной организации нашего опыта. Хотя эта фундаментальная способность сохраняется у разных модальностей и видов, лежащие в ее основе нейронные механизмы остаются неясными ...  Полученные результаты предполагают, что фундаментальная функция сети гиппокампа заключается в кодировании, сохранении и предсказании последовательного порядка переживаний ...

Jason Arunn Murugesu. Our sense of time may be warped because parts of our brain get tired = Наше чувство времени может быть искажено, потому что части нашего мозга устают. New Scientist. September 14, 2020.

Иногда время может казаться медленнее, чем оно есть на самом деле, потому что часть нашего мозга устает.

"Можно испытать эту манипуляцию, услышав музыку в быстром темпе",– говорит Масамичи Хаяши из Университета Осаки в Японии. "Следующая песня с немного более медленным темпом будет казаться еще медленнее".

Используя аналогичный метод манипуляции, Хаяши и его коллеги хотели определить, существует ли нейронная основа для нашего субъективного ощущения времени ...

Jessica Hamzelou. Aging clocks aim to predict how long you’ll live = Часы старения призваны предсказать, как долго вы проживете. MIT Technology Review. April 15, 2022.

Эти часы обещают измерять биологический возраст и помогать определять препараты против старения, но их точность остается под вопросом.

... Большинство часов старения оценивают биологический возраст человека на основе моделей эпигенетических маркеров, в частности, химических меток, называемых метильными группами, которые наслаиваются на ДНК и влияют на экспрессию генов. Паттерн этого метилирования в тысячах участков ДНК, по-видимому, меняется с возрастом, хотя неясно, почему.

Некоторые часы обещают предсказывать продолжительность жизни, оценивая, как стареет тело человека, в то время как другие действуют скорее как спидометр, отслеживая темпы старения. Часы были разработаны для определенных органов тела и для нескольких видов животных.

Сторонники часов старения уже пытаются использовать их, чтобы показать, что антивозрастные вмешательства могут сделать людей биологически моложе. Но мы еще недостаточно знаем о часах или о том, что они нам говорят, чтобы делать такие заявления ...

Что на самом деле означает иметь более низкий биологический возраст? И как применить эти знания? Краткий обзор.

Communications Biology: найден способ замедлить биологическое старение с помощью ходьбы. Российская ассоциация эндокринологов. 25 апреля 2022 г.

" ... быстрый темп ходьбы связан с более длинными теломерами ...  у тех, кто быстро ходит, продолжительность жизни на 20 лет больше, чем у тех, кто передвигается медленно … "

Тоже интересно: Dan Falk. Anil Seth finds consciousness in life’s push against entropy = Анил Сет находит сознание в борьбе жизни с энтропией. Quanta. September 30, 2021.

Как сознание возникает просто из плоти и крови? Для нейробиолога Анила Сета наши органические тела являются ключом к опыту. Интервью.

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

Q  В своей книге вы описываете восприятие как "контролируемую галлюцинацию". Это заводит нас на несколько философскую территорию. Как мы определяем, что реально, а что иллюзия?

A  Я не хочу, чтобы меня неправильно истолковали, как я иногда это делал – особенно из-за названия моего выступления на TED "Ваш мозг галлюцинирует вашу сознательную реальность", – которое привело к тому, что некоторые люди сказали: "Идите и встаньте перед автобусом, и вы пересмотрите это мнение". Мне не нужно его пересматривать; это уже мое мнение: автобусы вам навредят. На уровне макроскопической классической физики, в которой обитаем мы и автобусы, автобусы реальны, смотрите вы на них или нет.

Но то, как мы переживаем "автобусность" – то, что мы переживаем как [качества – D.Falk] автобуса,– отличается от его объективного физического существования. Допустим, автобус красный; теперь краснота – это свойство, зависящее от разума. Может быть, автобусность сама по себе тоже свойство, зависящее от разума.

Я не дохожу до того, что в философии можно было бы назвать разновидностью идеализма, – что все есть свойство ментального ...  В этом я немного расхожусь с такими людьми, как [ученый-когнитивист] Дональд Хоффман. Мы соглашаемся с тем, что восприятие – это активная конструкция мозга и что цель восприятия не в том, чтобы создать достоверное и точное представление о реальном мире, а в том, чтобы способствовать выживанию организма. Мы видим мир не таким, какой он есть, а таким, каким нам это полезно.

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

Текст интервью сопровождается актуальными веб-ссылками.

Путешествия во времени

 Машина времени в кротовой норе и решение временных парадоксов. Интервью с физиком-теоретиком С. Красниковым. Научная Россия. 14 февраля 2022 г.

" ... может ли существовать область, в которой стрела времени направлена противоположно нашей – я бы сказал так: закона природы, который запрещает это, нет ... "

".. если мы возьмем две кротовые норы [червоточины], которые можно заставить двигаться, то в некоторой 4-мерной области вокруг кротовины нам грозит нарушение причинности ... "

" ... Что значит путешествовать быстрее скорости света? Как вообще определить, что такое скорость света, если пространство-время искривлено, причем искривлено не статично? ..."

Сергей Владиленович Красников – доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физики звезд Пулковской обсерватории.

Rikpratik Sengupta, Shounak Ghosh, Mehedi Kalama. Lorentzian wormholes supported by tachyon matter = Лоренцевы червоточины, поддерживаемые тахионной материей. Annals of Physics, vol. 439, April 2022.

" ... В этой статье мы пытаемся сконструировать [проходимую] червоточину из тахионной материи с тремя геометриями, отличными от геометрии Эллиса, и смотрим, возможно ли их успешное построение, а также проверяем, можно ли преодолеть ограничения червоточины Эллиса с помощью этих геометрий ... "

Мы можем построить настоящую червоточину, но если у Вселенной есть дополнительные измерения. AstroNews.ru. 7 апреля 2022 г.

 ...  Физики исследовали возможность создания червоточины в модели "ветвистого мира", впервые предложенной Лизой Рэндалл и Раманом Сундрумом в 1999 году. Авторы новой работы* обнаружили, что они действительно могут построить стабильную, проходимую червоточину в модели гравитации, основанной на бране. И для этого им не потребовалось никакой экзотической материи.

"Хотя команда обнаружила, что эта ситуация все еще нарушает энергетические условия общей теории относительности, они утверждают, что это нарушение является особенностью, а не ошибкой. Вместо того чтобы для создания червоточины требовался какой-то странный и экзотический (и, вероятно, невозможный) ингредиент, природа гравитации в дополнительных пространственных измерениях естественным образом приводила к нарушению энергетических условий. Как только эти условия были нарушены, червоточины стали естественным следствием, сказали они ... "

* Rikpratik Sengupta, Shounak Ghosh, Mehedi Kalam, Saibal Ray. Wormhole on the brane with ordinary matter: the broader view = Червоточина на бране с обычным веществом: более широкий взгляд. На arXiv. March 30, 2022. Принятая рукопись в журнале Classical and Quantum Gravity.

"В этой статье мы пытаемся исследовать возможность построения проходимой червоточины в бранном мире Рэндалл-Сандрума из обычной материи, используя потенциал Куховича в качестве одного из метрических потенциалов ...  Кроме того, мы продолжаем утверждать, что возможное существование червоточины вполне может указывать на то, что мы живем во вселенной с тремя бранами ... "

R.A. Konoplya, A. Zhidenko. Traversable wormholes in general relativity = Проходимые червоточины в общей теории относительности. Physical Review Letters, 128, 091104. March 4, 2022.

... Показано, что существуют решения типа "червоточины", несимметричные относительно горла и наделенные гладкими гравитационным и материальным полями ...  Это указывает на то, что такие конфигурации червоточин также могут поддерживаться в реалистичном сценарии ...

Тоже интересно: Макаров В. Предложен изящный вариант решения парадокса Хокинга: как информация "утекает" из черной дыры. Популярная механика. 21 марта 2022 г.

Этот парадокс может быть решен с помощью червоточин.

Jamie Carter. Have scientists really found wormholes through space-time? The truth behind the headlines about Ghostly 'Odd Radio Circles' = Действительно ли ученые нашли червоточины в пространстве-времени? Правда за заголовками о странных радиокругах в космосе. Forbes. March 31, 2022.

Обзорная информация. С иллюстрациями и ссылками на научные работы.

" ... Являются ли ORC [странные радиокруги] червоточинами сквозь время? Идея о том, что ORC могут быть "горлами червоточин", была одной из идей, выдвинутых двумя российскими учеными ... "

Об этих космических объектах на русском языке (АиФ).

Derya Ozdemir. Here’s why faster-than-light travel leads to maddening time paradoxes = Вот почему путешествия со скоростью, превышающей скорость света, приводят к сводящим с ума временным парадоксам. Interesting Engineering. April 8, 2022.

В представляемом видео* объясняется, почему движение со скоростью, превышающей скорость света, приводит к временным парадоксам, используя приближенный подход, учитывающий все сверхсветовые движения и обмен сверхсветовыми сообщениями. Неизбежно, это также подразумевает путешествие во времени.

* YouTube-канал "Cool Worlds=Прохладные миры" (факультет астрономии Колумбийского университета). 

Veda. Can quantum computing help make time-traveling machine? Let’s see all possible ways = Могут ли квантовые вычисления помочь создать машину, путешествующую во времени? Давайте рассмотрим все возможные способы. Analytics Insight. March 28, 2022.

Квантовые компьютеры. Машину для путешествия во времени можно описать как канал связи, относящийся к квантовому направлению в обратном направлении пространства-времени ...  Популярно.

Barak Shoshany. Time travel could be possible, but only with parallel timelines = Путешествие во времени возможно, но только с параллельными линиями времени. The Conversation. April 24, 2022.

Аргументы "против" и "за".

"Идея очень проста. Когда я выхожу из машины времени, я попадаю в другую временную шкалу. В этой временной шкале я могу делать все, что захочу, включая уничтожение машины времени, ничего не меняя в исходной временной шкале, из которой я пришел. Поскольку я не могу уничтожить машину времени в исходной временной шкале, которую я фактически использовал для путешествия назад во времени, парадокса нет."

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

Автор – доцент кафедры физики из Университета Брока (Канада). Об исследовании Барака Шошани в предыдущем выпуске.

Alex Abad-Santos. Everything Everywhere All at Once, explained by a quantum physicist = "Все и везде одновременно" – объяснение квантового физика. Vox. April 15, 2022.

Вероятность того, что мы все живем в мультивселенной, и почему эта идея так привлекательна.

Обзор некоторых идей, используемых научными консультантами фантастических фильмов.

Искусство

Рябов И. Ученые рассказали, что могут построить корабль "Энтерпрайз" из "Звездного пути". Хайтек. 12 марта 2022 г. На английском языке (IGN).

Jeff Spry. 'The Paradox Hotel' by Rob Hart is a trippy time travel murder mystery (exclusive) = "Отель Paradox" Роба Харта – странная история убийства во времени (эксклюзив)*. Space. March 22, 2022.

О новом произведении известного американского писателя. " ... Есть также загадка мертвого тела в комнате 526, которое, подобно коту Шредингера, одновременно и там, и не там. Но только January может видеть этот призрачный труп ... "

* Упомянутую книгу можно найти здесь.

Тоже интересно: Обломова О. Негативное пространство в изобразительном искусстве, дизайне и фотографии. 4BRAIN. 2 ноября 2020 г.

Негативное или "белое" пространство – пустое [не в буквальном смысле], незаполненное изображением пространство вокруг и внутри объекта, которое формирует объект. В пределах одного изображаемого объекта может быть несколько негативных пространств. "Ваза Рубина", Мауриц Эшер и другое.

" ... фон и объект – не более чем элементы субъективного восприятия, и вполне могут поменяться местами в сознании человека ... "

Дополнительно в конце текста: Пространственное мышление. Психосемантика. Теория относительности Эйнштейна: коротко и просто о сложном ... 

О негативном пространстве на Dic.Academic.ru.

"Белое" (негативное) пространство можно использовать и в музыке, чтобы дать слушателям возможность формировать свои собственные ментальные образы. Ви из BTS на YESASIA. 29 марта 2022 г.

Разное

Paul Sutter. What is time? = Что такое время? Live Science. April 5, 2022.

Время – одна из немногих вещей, которые мы считаем регулярными и неизменными. Но так ли это постоянно?

Относительно ли время? Возможно ли путешествие во времени? Может ли время обратиться? Время дискретно или непрерывно? Время реально? Версии ответов на вопросы.

Charlie Wood. Pondering the bits that build space-time and brains = Размышляя о битах, которые создают пространство-время и мозг. Quanta. April 20, 2022.

Виджай Баласубраманян, физик-теоретик, профессор физики и астрономии Кэти и Марка Ласри в Пенсильванском университете, исследует, может ли ткань вселенной быть построена из информации, и что означает, что физики могут вообще задавать такой вопрос. Интервью.

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

Q  Вы хотите сказать, что наша трехмерная вселенная на самом деле может быть оптической иллюзией, созданной запутанными единицами и нулями на какой-то плоской земле?

A  Совершенно справедливо думать об этом буквально. Но споры о том, как далеко можно зайти с этой идеей, продолжаются.

Q  Что такое менее буквальное толкование?

A  На данном этапе сложно сказать. Часть трудности заключается в том, что вам нужен некоторый словарный запас для того, что вы имеете в виду, чтобы возникло пространство. С нашей точки зрения, пространство выглядит красиво и гладко, не так ли? Мы могли бы сказать, что А и В связаны в пространстве, если мы можем провести между ними плавную линию. Но теперь предположим, что я беру микроскоп и смотрю на крошечную область. Вблизи у вас есть все основания ожидать, что само пространство, как и все в квантовой механике, колеблется как сумасшедшее, подпрыгивает и разрывается на части. В таком случае, что вообще значит сказать, что А находится рядом с Б?

Мы должны быть готовы открыть свой разум для более тонких представлений о пространстве, что трудно, потому что наше воображение тесно связано с нашим повседневным опытом в качестве крупных животных. Но если бы кто-то сказал мне 20 лет назад, что я вообще могу об этом говорить, я бы сказал, что шансов нет. Возможно, еще через 20 лет у нас будет ответ на ваш вопрос.

Q  Мы пока не можем исследовать квантовую гравитацию в экспериментах. Как вы можете сказать, что ваши диковинные идеи работают, если вы не ограничены экспериментами?

A  Вот в чем дело: математическая непротиворечивость законов природы является серьезным ограничением. Я не думаю, что люди понимают, как много вещей вы не можете сделать, если соглашаетесь с набором правил.

Иногда прогресс в теоретической физике приходит, когда вы отбрасываете предположение. Если вы выведете кучу теорий, согласующихся с правилами, и эти теории не описывают явления, которые, по вашему мнению, должны описываться, с вашей стороны будет совершенно справедливо подвергнуть сомнению правила.

Например, в прошлом году мы с коллегами изучали, что произойдет, если запутать две гравитирующие вселенные. Предположим, что две вселенные не связаны; они разрознены. Эйнштейновская картина пространства требует, чтобы непересекающиеся вселенные были полностью разделены с нулевыми путями из А в Б. Но мы изменили это предположение. Мы сказали, давайте позволим диким флуктуациям квантовой гравитации устанавливать мимолетные связи. Это может иметь смысл!

Мы обнаружили, что такая настройка заставляет вычисления работать. Очевидного информационного парадокса можно избежать, если согласиться с тем, что правила вычислений в квантовой гравитации позволяют разрозненным вселенным мгновенно становиться связанными.

Q  Что еще можно сделать с информационным подходом в физике?

A  Однажды я написал статью под названием "Вавилонская библиотека: о происхождении гравитационной термодинамики. Название было навеяно рассказом Хорхе Луиса Борхеса о загадочной библиотеке, наполненной книгами, которые выглядят как чепуха. В конце концов библиотекарь понимает, что эта библиотека содержит все возможные последовательности букв. Почти все последовательности в основном случайны, но время от времени у вас есть реальная история чьей-то жизни.

Мы утверждали, что набор способов, которыми черные дыры могут упорядочивать содержащуюся в них информацию, подобен этой библиотеке. Как и книги, "микросостояния" черной дыры состоят из почти случайных комбинаций ее микроскопических кусочков. Информация сохраняется, но восстановить ее практически невозможно.

В другой раз мы исследовали пузыри из ничего (пузыри ничего). В некоторых вселенных со слишком большим количеством измерений, когда вы сдавливаете дополнительные измерения, может развиться нестабильность, когда они образуют пузырь без пространства внутри.

Меня очень интересовало это "ничего". Говоря языком AdS/CFT, пузырь из ничего в эмерджентном объеме пространства возникает, когда фундаментальные степени свободы в плоском мире больше не перепутаны. Но эти [кубиты - C.Wood] все еще существуют в плоском мире; это не ничего. Это вещь. Вещь не запутана должным образом, чтобы образовать пространство, но в состоянии "ничего" все еще есть информация.

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

Q  Вы изучали физику и информатику в Массачусетском технологическом институте. Почему последнее?

A  Я начал чувствовать, что законы природы в том виде, в каком мы их записываем, фундаментально ограничены мыслями, которые мы можем обдумать. Кошка не может понять исчисления, и не очевидно, что люди тоже могут понять все. Я изучал информатику, потому что хотел понять пределы возможностей компьютера в моей голове.

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

Q  Как началась ваша альтернативная жизнь в качестве нейробиолога?

A  Будучи постдокторантом в Гарварде, я проводил свои основные исследования в области теории струн, но также подрабатывал в биологических лабораториях. Я проводил вечера в лаборатории моего друга, просматривая его данные и читая документы ...

Затем я приехал в Пенн и встретил Питера Стерлинга, нейробиолога. Он задавал мне такие вопросы, как: "Почему эта схема выглядит так?" или "Почему этот нейрон выглядит именно так?" Это отличные вопросы, потому что в биологии форма следует за функцией ...

Q  Какие из выявленных вами сил сформировали форму мозга?

A  Нейронная информация стоит очень дорого. Это требует больших затрат энергии, поэтому, если вы думаете о теории энергоэффективных способов кодирования информации, возможно, это должно рассказать вам о структуре мозга.

Например, в мозге есть разные пути для обработки светлых и темных пятен, и мозг выделяет больше ресурсов для темных пятен. Зачем это делать? Мы показали, что если посмотреть на статистическую структуру естественных изображений, то темных пятен больше, чем светлых. Мы разработали количественную теорию, предсказывающую, сколько детекторов света и детекторов темноты у вас должно быть ...

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

Manasee Wagh. Information could be the fifth state of matter, proving we live in a simulation = Информация может быть пятым состоянием материи, доказывая, что мы живем в симуляции. Popular Mechanics. March 30, 2022.

К эквивалентности массы, энергии и информации.

Информация может стать пятым [еще одним] состоянием материи наряду с газом, плазмой, жидкостью и твердым состоянием. Физик Мелвин Вопсон из Портсмутского университета предложил эксперимент с аннигиляцией частиц, который мог бы установить, что информация действительно имеет массу.

Краткий обзор научных исследований. Популярно на русском языке (FBM.ru - Наука). " ... Информация, заключенная в электроне, в 22 миллиона раз легче его самого, – объясняет ученый, – но ее также можно измерить, если стереть ... "

Мурая О. "Мистический" квантовый эффект сделал материю невидимой. Вести.Ru - Наука. 23 ноября 2021 г.

... Учёные из Массачусетского технологического института использовали лазеры для сжатия и охлаждения газообразного лития до достаточно низкой плотности и температуры, чтобы он рассеивал меньше света. Теперь, если исследователи смогут охладить облако до температуры, близкой к абсолютному нулю, оно может стать полностью невидимым ...  Простая блокировка Паули.

Тоже интересно: Jennifer Chu. The elusive Unruh effect: physicists embark on a hunt for a long-sought quantum glow = Неуловимый эффект Унру: физики отправляются на охоту за долгожданным квантовым свечением. SciTechDaily. April 26, 2022.

[Эффект Унру - кинематическое предсказание квантовой теории поля, заключающееся в том, что ускоряющийся наблюдатель будет наблюдать тепловую ванну, подобную излучению абсолютно черного тела, тогда как инерционный наблюдатель ничего не заметит.]

Предполагается, что эффект Унру спонтанно возникает в вакууме. Согласно квантовой теории поля, вакуум – это не просто пустое пространство, а скорее поле беспокойных квантовых флуктуаций, каждая полоса частот которых имеет размер примерно половины фотона. Унру предсказал, что тело, ускоряющееся в вакууме, должно усиливать эти флуктуации таким образом, что возникает теплое, тепловое свечение частиц. Исследователи представили новый подход к увеличению вероятности эффекта Унру, добавив свет ко всему сценарию – подход, известный как стимуляция ...  По материалам Physical Review Letters.

Моргуновская А. Искажение пространства и времени обещают ученые жителям планеты Земля. InterRight - Наука. 4 апреля 2022 г.

В течение ближайших двух лет все мы можем столкнуться с уникальным явлением, при котором могут наблюдаться искажения времени и пространства из-за столкновения двух черных дыр в созвездии Волопаса и их последующего слияния. Время может замедляться или идти назад, а пространство "пульсировать". Схожее предположение на ORDO News (8 апреля 2022 г.).

"Closest black hole" system doesn’t contain a black hole – "stellar vampirism" = Система "ближайшая черная дыра" не содержит черную дыру – "звездный вампиризм". SciTechDaily. March 2, 2022.

В 2020 году группа астрономов под руководством астрономов Европейской южной обсерватории (ESO) сообщила о ближайшей к Земле черной дыре, расположенной всего в 1000 световых годах от нас в системе HR 6819. Но результаты их исследования были оспорены другими исследователями, в том числе международной группой из KU Leuven, Бельгия. Теперь эти две команды объединились, чтобы сообщить, что на самом деле в HR 6819 нет черной дыры, которая вместо этого является "вампирской" двухзвездной системой, находящейся на редкой и недолговечной стадии своей эволюции ...  Оригинальная статья в Astronomy & Astrophysics.

Jesse Lennox о том, что такое искажения пространства-времени в Pokemon Legends: Arceus? В Digital Trends. February 18, 2022.

... Искажения пространства-времени столь же загадочны в игре, как и звучат. Эти события не очень хорошо объясняются игрой, и если и когда вам случится их увидеть, это может отпугнуть вас от их расследования. Судя по названию и тому, как они выглядят, мы не будем винить вас за то, что вы хотите держаться подальше от этих пугающих зон. Однако, как только вы их поймете, у вас может возникнуть желание выследить их. Возможно, мы не астрофизики, но мы можем рассказать вам все, что вам нужно знать об искажениях пространства-времени в Pokemon Legends: Arceus ...

Маршак В. Исследование: смарт-часы менее точно отслеживают показатели работы сердца и общего состояния здоровья у темнокожих людей. Популярная механика. 24 марта 2022 г.  По материалам 71-й ежегодной научной сессии Американского колледжа кардиологов.

Малехова А. Китайские ученые реализовали двухстороннюю синхронизацию квантовых часов по оптоволокну. Хайтек. 25 апреля 2022 г. По материалам Optics Express и Journal of Lightwave Technology.

Метелева Е. Исследователи выяснили принцип работы солнечного календаря Стоунхенджа. Planet Today. 2 марта 2022 г. По материалам Antiquity.

Carissa Wong. Earliest evidence for Maya calendar may have been found in Guatemala = Самые ранние свидетельства календаря майя, возможно, были найдены в Гватемале. New Scientist. April 13, 2022.

Два фрагмента древней стены могут хранить самые ранние свидетельства календаря майя. Фрагменты украшены точкой и линией над головой оленя, представляющими одну из дат из 260-дневного календаря, и взяты из храма, построенного между 2300 и 2200 лет назад на территории современной Гватемалы в Центральной Америке.

Несколько древних общин, живущих в Америке, в том числе ацтеки, майя, миштеки и сапотеки, отслеживали время, используя 13-дневные циклы, обозначенные числами, наряду с 20-дневными циклами, названными в честь богов. В этом календаре определенному дню присваивается как номер, так и имя, что дает 260 уникальных дней до повторения цикла. Считается, что люди использовали календарь, чтобы решать, когда проводить церемонии, отмечать важные даты или пытаться предсказать будущие события.

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

Однако некоторые археологи задаются вопросом, действительно ли это самое раннее свидетельство 260-дневного календаря ...

"Ранние свидетельства… календаря обсуждались, но в этом исследовании они представляют четкие доказательства использования 260-дневного календаря. Это очень важная работа", – говорит Такеши Иномата из Аризонского университета.

Десятичное время: почему люди от него отказались. @ПУЛЬС. 25 января 2022 г.

И где сейчас используется десятичное время. Обзорная информация.

Sarah Charley. How to break a theory = Как разрушить теорию. Symmetry Magazine. March 8, 2022 г.

"Когда теория ломается, вы учитесь строить ее лучше". Краткое руководство.

Журнал представляет совместную публикацию Fermilab и SLAC.

И. Зерчанинова