Общие закономерности в природе

[Шаройко Лилия]

Ясно, тогда действительно Вам спасибо огромное. С Ютубом и субтитрами большие часовые лекции наверное просто не получатся и там стирать их ежеминутную разбивку и составлять обобщения столько же времени уйдет, наверное. Я не пробовала так делать что-то длинное.
Но у Вас скорость и общий уровень абстрагирования выше, Вам проще немного.

Я зря начала "Приближение к непонятному" до предыдущей лекции.
Но увлеклась, правда споткнулась о барьер как из темной материи вышел синоним расширения вселенной.
Но в принципе это можно понять исходя из логики самого расширения и темной материи как необходимого фактора для того, чтобы это происходило. В принципе в логике астрофизика это не удивительная фраза.

Я до 15 минуты дошла, отвлеклась на людоедство, но я его уже видеть не могу, так что скоро сбегу. Хорошо очутиться после этого в просторах звезд, где никто никого не ест, а просто все летят друг сквозь друга в основном, не всегда даже вообще контактируя.

Нужно начинать линять из древних культур постепенно. Мне это стало интересно из-за карт. И вообще сравнивать две такие разные формы существования -космос и популяции. Общее есть конечно на уровне их поведения как систем.
Но нет ощущения что много.

[Шаройко Лилия]

Как-то на 48 минуте с появлением инфляции стало сложно, до этого все было просто и понятно. Вероятно пропущено что-то важное и завтра лучше попробовать таки начать с первой лекции.
Вообще не понимаю что такое инфляционная теория. Может просто не обработалось предыдущее или закончилось свободное место в голове как то внезапно

Нужно дефрагментацию диска сном пройти, выкинуть все лишнее, место освободить на жестком диске, его там уже по минимуму осталось

До этого момента казалось все так легко и просто и вообще почти все давно знакомо.
Лектор очень легкий и ясный.

[василий андреевич]

Вообще не понимаю что такое инфляционная теория.

Лучше - не теория, а модель. Принцип - напечатать деньги под товар, который будет произведен, т.е. рождение долговых обязательств, как "отрицательного объема" в протяженности. Или отрицательного давления (плотности энергии) - должно выглядеть, как "та самая" темная материя со свойствами антигравитации. Важно, что нарушения первого принципа термодинамики нет, при том, что второй вполне себе работает. Следствие такой модели ранней, как бы доэволюционной стадии - должны и поныне наблюдаться реликтовые гравитационные волны галактических размеров, которые пока не обнаружены.

  Самое интересное было бы "перевести" на язык нейрофизиологии. У меня отсебятно получается сознание, как темная материя, выталкивающая внешние сигналы из среды для их обработки и обесценивания мозгом.

[АrefievPV]

В копилку...

Стивен Вольфрам: кажется, мы близки к пониманию фундаментальной теории физики, и она прекрасна
https://habr.com/ru/post/518206/

P.S. Не разобрался пока, комментировать не могу.

[Лаплас]

Обзорная лекция. Иногда, по ходу лекции, я замечал оговорки и неточности. Однако, возможно, это я сам ошибаюсь, а не лектор. Зато поясняет лектор: ярко, образно, доходчиво. Для расширения кругозора – самое оно.

Стоит лекции с навигацией собрать где-то вместе. Например: ссылка на лекцию, краткая аннотация и что-то типа скрываемого блока с навигацией. Чем больше становится научно-популярных видео, тем больше нужно какое-то краткое описание их содержания - чтобы не терять время на неизвестно что, и такая навигация, по-моему, очень удачная находка. Без комментариев, строго по тексту сказанному лектором. Должна не только здесь популярностью пользоваться.

[АrefievPV]

Обзорная лекция. Иногда, по ходу лекции, я замечал оговорки и неточности. Однако, возможно, это я сам ошибаюсь, а не лектор. Зато поясняет лектор: ярко, образно, доходчиво. Для расширения кругозора – самое оно.

Стоит лекции с навигацией собрать где-то вместе. Например: ссылка на лекцию, краткая аннотация и что-то типа скрываемого блока с навигацией. Чем больше становится научно-популярных видео, тем больше нужно какое-то краткое описание их содержания - чтобы не терять время на неизвестно что, и такая навигация, по-моему, очень удачная находка. Без комментариев, строго по тексту сказанному лектором. Должна не только здесь популярностью пользоваться.

Я тоже об этом думал. Отдельную тему открыть - не проблема, проблема - создать скрытый блок...
Под спойлером скрыть не получается почему-то...
[spoiler]...скрытый текст...[/spoiler]

[АrefievPV]

Подкину ещё чуток контента...

Cобрать ТЕРМОЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР у себя дома?
https://www.youtube.com/watch?v=ZpdeJGMuNnc

Что для вас термоядерный синтез? Процессы в недрах звезд? Взрывы водородных бомб? Экспериментальные установки ученых для получения чистой энергии?

Оказывается термоядерный реактор можно построить самому у себя дома! В этом выпуске разбираемся, что такое токамаки, теорема о причесывании ежа, электростатические ловушки, и собираем свой собственный фузор, в котором запустим термоядерный синтез!

Таймкоды
0:00 Термоядерный реактор работает!
0:18 Intro
2:20 Что такое термоядерный синтез?
3:24 Как устроены термоядерные реакторы?
6:09 Плюсы термоядерной энергетики
7:29 Современное состояние (все не очень хорошо)
9:09 На что надеяться?
10:22 Как работает самодельный реактор фузор?
12:16 ЗАПУСК РЕАКТОРА
14:29 Насколько много реакций термоядерного синтеза получилось?
16:04 Как детектировать реакцию?
17:17 Сколько стоит термоядерный реактор своими руками?
22:30 Балуемся с параметрами реактора
23:43 Outro

[АrefievPV]

Что не так с ЧАСОВЫМИ ПОЯСАМИ? [КР#2]

https://www.youtube.com/watch?v=xIZVt5X8vjY

Никто не будет спорить, что у стандартизированного времени есть множество плюсов. Если ваш друг находится далеко от вас, вы просто прибавляете или отнимаете целые часы, а не пытаетесь выяснить, в каком положении сейчас находится Солнце в его деревне. Если ваш друг, конечно, живет не Иране, где время от московского отличается на полчаса, часовой пояс UTC+3,5. Или не в Индии с часовым поясом UTC+5,5. А если ваш друг живет в одном из этих населенных пунктов на юго-западе Австралии, вы достали счастливый билетик. Его часовой пояс + восемь и три четверти и его время от московского отличается на 5 часов 45 минут. Да, это отдельный пояс для пяти деревень.

И кстати, все эти ваши подсчеты не будет работать через полгода, потому что почти треть стран мира меняют свое время на летний период, передвигая время на час вперед, так что вам нужно учитывать, в какое время года вы считаете. Ну или вы можете просто загуглить.

Часовые пояса и синхронизация времени - тема этого выпуска.

Эта рубрика "Как работает", в которой мы объясняем, как работают вещи, механизмы, социальные явления простым языком. Без претензий на уникальность, но с претензией на достоверность. От самых простых до самых загадочных. Возможно, вы этого не знали.

Оглавление:
00:00 - Преимущества стандартизированного времени
01:49 - Смазанные снимки Юпитера
3:48 - Раннее времяисчисление
4:24 - Ежегодный разлив Нила
5:34 - Лунные и солнечные циклы
6:41 - Неравные часы
8:27 - Ароматические часы
9:07 - Клепсидра
10:32 - Почему появились механические часы?
12:01 - Выбор нового стандарта с равными часами
12:30 - Местное солнечное время
13:08 - Железные дороги и синхронизация времени
14:01 - Международная меридианная конференция
15:16 - Как на самом деле формируются часовые пояса
16:25 - Часовых поясов далеко не 24
19:12 - Зачем нужно летнее время?
21:13 - Время на северном и южном полюсах
21:55 - Может быть часовые пояса не нужны?
23:48 - Заключение

P.S. Первый выпуск рубрики здесь:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,8969.msg249765.html#msg249765

[АrefievPV]

Вся правда о ТЁМНОЙ МАТЕРИИ и ТЁМНОЙ ЭНЕРГИИ!

https://www.youtube.com/watch?v=PgqJJMT1Pzs

Во Вселенной миллиарды звезд, галактик, планет. Гигантские облака межзвёздной пыли, скопления астероидов, комет. И все это составляет примерно 5% от состава Вселенной!

Остальные 95% - это загадочные темная материя и темная энергия! Ученые до сих пор не понимают, что это такое. Есть много предположений, догадок, но из чего состоит большая часть нашего мира, по-прежнему загадка!

В этом ролике мы постараемся разобраться, что на 2020 год известно о темной материи и темной энергии, чего нам ожидать в их изучении в будущем?

ТАЙМКОДЫ
0:00 Как выглядит Южный полюс?
0:50 Чего не знает современная наука?
2:22 Марафон профессий
3:58 Сколько скрытой массы обнаружили астрономы?
5:32 Как объяснить пропажу вещества?
6:14 Что такое темная материя?
7:21 Крупномасштабная структура Вселенной
8:44 Из чего состоит темная материя?
9:15 Еще одна загадка?
10:06 Как измерить кривизну Вселенной? И зачем?
11:08 Как ученые потеряли 2/3 Вселенной?
12:12 Что такое темная энергия?
14:38 Лямбда-CDM модель
15:32 Что будет дальше?

[АrefievPV]

Мифы о Большом взрыве: как из «ничего» получилось «всё»? Олег Верходанов. Ученые против мифов 12-7

https://www.youtube.com/watch?v=EiUy8aJJKOQ

Олег Верходанов –д. ф.-м. н., ведущий научный сотрудник, руководитель Группы изучения галактик и космологии Специальной астрофизической обсерватории РАН, один из создателей базы радиоастрономических каталогов CAT.

Доклад «Что было до Большого взрыва и как из «ничего» получилось «всё»? Взрослый физик отвечает на детские вопросы о космологии»

1. Что такое Большой взрыв?
2. Миф-1: Большой взрыв – это взрыв.
3. Миф-2: Большого взрыва не было
4. Миф-3: Большой взрыв произошел в какой-то конкретной точке Вселенной
6. Миф-4: Мы не знаем, когда произошел Большой взрыв
7. Миф-5: Существовала ли Вселенная до Большого взрыва? [без спойлеров]
8. Закончился ли Большой взрыв?
9. Миф-6: Пространство, время и физические поля существовали до возникновения нашей Вселенной
10. Миф-7: Другие Вселенные со своими Большими взрывами точно существуют
11. Миф-8: Для Большого взрыва нужна большая энергия. Откуда она взялась?
12. Миф-9: Почему учёные уверены в существовании эпохи Большого взрыва? Они все сочинили
13. Лирическое отступление. История Вселенной за несколько минут
14. Миф-10: Мы не можем наблюдать эпоху Большого взрыва
15. Миф-11: Как все умрет? Мы никогда не узнаем
16. О моделях темной энергии. Будущее будет прекрасным?
17. Миф-12: Только Создатель может создать Вселенную
18. Литература
19. Вопрос от эксперта: д.ф.-м.н. Дмитрий Вибе
20. Ответы на вопросы зрителей

P.S. Стенограмму доклада размещу в следующих сообщениях.

[АrefievPV]

Стенограмму доклада можно посмотреть по ссылке:
https://vk.com/@antropogenez_ru-bolshoi-vzryv

Что было до Большого Взрыва и как из «ничего» получилось «всё»? Взрослый физик отвечает на детские вопросы о космологии

Спикер: Верходанов Олег Васильевич (17.03.1965 - 05.04.2020) – доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, руководитель группы исследования галактик и космологии Специальной астрофизической обсерватории РАН. Доклад прозвучал 29 февраля 2020 г. на форуме «Ученые против мифов-12» (организатор АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ).

Стенограмма: Валерия Менешкина, Екатерина Тигры.

Александр Соколов: Приветствую, Олег.
Олег Верходанов: Добрый день.
Соколов: Я хотел бы сначала провести опрос среди наших делегатов, если позволишь.
Верходанов: Вперёд.



Соколов: Что было до Большого Взрыва? Давайте проголосуем, поднимайте руки.

Варианты ответов:
• ничего,
• другая Вселенная, такая же как наша,
• виртуальная реальность,
• наша Вселенная уже существовала,
• «Сначала было слово...».

По-моему, по сумме получается, что большинство рук не подняло. Я попрошу всех, кто смотрит онлайн-трансляцию, перейти по ссылке и проголосовать прямо, честно, как на духу.

Олег, хотел спросить. Я слышал, что термин Большой Взрыв вообще не отражает сути этого явления, это термин-ярлык, он учёным мешает. Точно так же как и, допустим, митохондриальная Ева, которая создаёт ассоциации с библейским сюжетом. Мешает ли астрофизикам этот Big Bang?

Олег Верходанов: Термин, конечно, левый, он придуман космологом, который выступал за стационарную Вселенную. Это Фред Хойл. И придуман термин назло новым космологам в пятидесятые годы, когда он по радио сказал: эти новые космологи напридумывают что-нибудь, и Большой Взрыв в том числе. Термин не беспокоит, потому что есть более необычные термины в космологии и астрофизике, такие как чёрная дыра или генетический код Вселенной, и ничего в этом странного нет, будут ещё более странные, такие как тёмная материя и тёмная энергия. Это хорошо. Я думаю, это здорово.

Не мешает.

Так, давно пора начинать основной доклад. Я построил его немножко по-другому. Задаётся вопрос, который я как бы сам себе задаю, и вам в том числе. И даю ответ — то, что определяют мифы, и то, что это есть на самом деле.



Что такое Большой Взрыв? Первый миф, что Большой Взрыв — это взрыв. Саша уже сказал, что это странное слово. Нет, это не взрыв, а ускоренное, очень быстрое расширение Вселенной в самый ранний момент времени с разогревом. Представьте себе, что что-то у нас раздулось, разогрелось, и мы само действие назвали взрывом. Взрыв — это ударная волна. А вот то, что происходило там, никакой ударной волны не было, не в чем было её делать, сама Вселенная появлялась.

Второй миф, что Большого Взрыва не было. Увы, это уже не так. И этому посвящён весь мой доклад, в конце я приведу какие-то моменты, какие-то наблюдательные данные, которые никаким другим образом объяснить нельзя. Простейшее объяснение — это Большой Взрыв. Стандартное возражение теории Большого Взрыва, что Вселенная может быть стационарной. И придумывают различные способы сказать, что вот так, как сейчас, всегда и было. Однако наблюдательные данные говорят о противоположном, что раньше Вселенная была действительно моложе.

И мы поговорим немножко о самом главном, о том, что подтверждает то, что происходило раньше — это реликтовое излучение. Оно, как предполагается, осталось после Большого Взрыва. Понятно, что словосочетание Большой Взрыв в большинстве сообществ вызывает улыбку, потому что это отличный, классный сериал, который называется «Теория Большого Взрыва», один из лучших, на мой взгляд, ситкомов, которые можно посмотреть. Там очень много правильных формул, которые пишутся, и правильных слов, в том числе и теория Большого Взрыва.

В реальности, я уже сказал, Большой Взрыв — это очень быстрое раздувание пространства, с рождением вещества и разогревом в самые короткие ранние промежутки времени до 10^(−32) секунды. Это нолик, точка, 32 нуля. В одной из теорий. Я в основном буду говорить о теории инфляции, это сейчас доминирующая теория. Инфляция — это inflation, переводится как «раздувание». И вот быстрое раздувание Вселенной называется эпоха инфляции.



Где был Большой Взрыв? Стандартный миф. Сам вопрос «где был Большой Взрыв?» задается довольно часто. И рисуется некая точка, от которой всё раздувается. Это не так. Если Большой Взрыв, а именно начало нашей Вселенной — это расширение с очень маленького объема, то тогда вот этот очень маленький объём — практически точка, размер которой 10^(-33) см, раздулась во всё, что вокруг нас есть. Тогда ответ на вопрос «где был Большой Взрыв?» будет «в каждой точке вокруг нас». Хоть у нас в желудке точки, даже в этих точках был Большой Взрыв. Обратим время вспять — и всё сойдется в эту самую точку. Он был везде.



Когда произошел Большой Взрыв? Миф: мы не можем этого знать и вообще его не было. А реальность такова, что мы это знаем с очень хорошей точностью. Большой Взрыв произошел 13,8 млрд. лет назад с точностью плюс-минус 20 млн. лет. Узнали мы это благодаря наблюдательным данным. Благодаря серии экспериментов, которые проводятся в этом веке. Благодаря тысячам астрономов, которые, не покладая рук, голов и ночей работают и следят за небом. И измеряют те данные, благодаря которым мы это всё получили. Только представьте себе, что мы небо можем разбить на очень маленькие пиксели, где каждый пиксель наблюдался десятки тысяч раз по всему небу в различных диапазонах длин волн, мы можем восстановить распределение энергии по всем длинам волн и решить обратную задачу: если мы знаем физические законы, как они работают в окружающем нас мире, то точно такие же физические законы работают и там, мы можем применить их к тем данным, которые у нас есть. И мы можем вычислить все процессы, которые происходили, и узнать, когда Большой Взрыв произошёл: 13,8 млрд. лет назад.



Существовала ли Вселенная до Большого Взрыва? Миф: мы не можем этого знать. Реальность: Вселенная существовала до Большого Взрыва. А как мы это узнали? А вот это очень интересный вопрос. Я уже сказал, что Большой Взрыв — это ускоренное расширение Вселенной в самый ранний момент времени, с разогревом, и, естественно, разогрев — это распад того поля, которое раздувало Вселенную на частицы. Но что-то было до расширения. Была наша Вселенная, которая потом стала раздуваться и разогреваться. Наша Вселенная существовала до Большого Взрыва.

Это нетривиальный факт, но, на самом деле, наблюдательные данные говорят именно об этом. Мы знаем области на небе (эти области в реликтовом излучении), которые между собой не связаны. Они настолько большие, что их одинаковость нужно объяснить тем, что они начали формироваться до разогрева, до того, как произошел Большой Взрыв, но в нашей Вселенной. То есть, вопрос очень простой, но вот следующий вопрос совсем нетривиальный.



Потому что такого мифа просто нет, но вопрос этот задавать приходится. Он связан с тем, что же мы определяем термином Большой Взрыв. Вообще астрономов, если вы представляете, в мире примерно десять тысяч человек, из них тысяча человек работает в космологии. Космология — это наука о том, как родилась и эволюционирует вся Вселенная в целом. И вот внутри этой тысячи человек работает много различных групп. И если вы у разных групп начнёте спрашивать «что же такое Большой Взрыв?», «Когда он закончился?», то разные люди ответят по-разному. Разные группы произносят различные доказательства того, что Большой Взрыв в их определении самый хороший. Стандартное понятие, что Большой Взрыв — это то самое быстрое раздувание с разогревом, и когда это всё раздувание, инфляция, уже завершилось, Большой Взрыв и закончился.

Однако мы открываем классические учебники. У различных авторов, как у наших, так и у зарубежных, мы видим, что, оказывается, когда появились частицы, состоящие из трёх кварков – барионы... Есть такое определение — генерация (или появление) барионов в эпоху Большого Взрыва. То есть вроде бы разогрев закончился, из кварков образовались барионы, и это тоже произошло во время Большого Взрыва. Дальше читаем. Оказывается, из этих барионов, из протонов, нейтронов образовался гелий, он образовался в первые три минуты после появления Вселенной, после Большого Взрыва. Этот момент называется нуклеосинтез, нуклеосинтез Большого Взрыва. Он, Взрыв, уже закончился, а нуклеосинтез всё равно Большого Взрыва.

Дальше, оказывается, мы будем говорить о реликтовом излучении, которое отделилось от вещества спустя 380000 лет после появления Вселенной. А откуда оно взялось? Реликтовое изучение взялось во время аннигиляции частиц и античастиц. Когда Вселенной была одна стотысячная секунды, они аннигилировали, превратились в свет, этот свет 380000 лет путешествовал по первичной плазме, поглощаясь-излучаясь, поглощаясь-излучаясь, Вселенная расширялась-охлаждалась, раз!, и водород стал нейтральным. Излучение стало свободно проходить. Это излучение называют реликтовым, в нём записана вся информация о том, что происходило и, в принципе, о том, что будет. И оказывается, это реликтовое излучение, тоже является, как говорят журналисты, «эхом» Большого Взрыва.

Предполагают некоторые группы, что Большой Взрыв закончился, когда плазма перестала быть плазмой, и стала обычным нейтральным газом. Однако, как мы уже сейчас знаем, Вселенная расширяется ускоренно.

Существуют группы астрофизиков, которые говорят: ага, смотрите, во время инфляционного расширения Вселенная расширялась ускоренно, сейчас Вселенная расширяется ускоренно, может быть, это одно и тоже? Может быть, это продолжение того, что было, и Большой Взрыв ещё не закончился, и мы живем в эпоху Большого Взрыва?

На самом деле мы в принципе не можем дать определение, что такое Большой Взрыв. За исключением классических учебников. Лично я склоняюсь к тому, что написано в первом пункте в той строчке: Большой Взрыв — это эпоха инфляции с разогревом, а дальше уже просто исторические определения. То есть, по нашему с вами (я вам как бы предлагаю) определению, что Большой Взрыв закончился с первичным разогревом нашей Вселенной, но есть группы людей, которые говорят, что он ещё не закончился. Противоречия здесь нет, если вы сразу даёте определение.



Вот очень любопытный вопрос, с которым связано очень много различных мифов. Были ли пространство, время и физические поля до существования нашей Вселенной? Особенность этого вопроса состоит в том, что мы не можем знать. Миф говорит: да, эти физические категории были до Большого Взрыва. И стандартно любители физики предполагают, что да, мы можем в этих категориях говорить, что Вселенная возникла в каком-то пространстве, там было какое-то время, сколько времени произошло до появления нашей Вселенной, и в каком месте она возникла, Вселенная, в каком мире случалась. Но физически мы точно сказать не можем. Возможно, были условия в каком-то другом мире, с какими-то другими описаниями пространственных координат или временных, а может быть, это всё было совсем по-другому. Здесь физика вам ничего сказать не может. Может быть, скажут режиссёры-фантасты, которые пишут фантастические фильмы, но там часто так много всего смешного, что лучше иногда про них не вспоминать. Но скорее всего, в нашем понимании пространства (того, что мы привыкли измерять линейкой) и времени до появления Вселенной не было.

[АrefievPV]

Продолжение.

Есть ли другие Вселенные со своими Большими Взрывами? Тут возникает слово, которое часто встречается в художественной литературе, но сейчас уже встречается и в научных статьях, multiverse — мультивселенная. Миф говорит о том, что они точно есть. И часто вопросы задают после лекции: а вот что там связано с multiverse? Приходится иногда про это говорить. И в принципе некоторые физики, такие как, например, Макс Тегмарк, предлагают классифицировать все стандартные понятия multiverse. Понятия multiverse у различных авторов, которые используют это слово, различаются. И часто они не связаны между собой, а некоторые даже каким-то образом противоречат, но во всех этих понятиях всё равно Большой Взрыв есть.

Стандартная вещь, которая обсуждается, это так называемая лоскутная Вселенная. Большой Взрыв начался с очень маленького объёма и расширялся с очень большой скоростью. Тут должен заметить, что скорость расширения была больше скорости света, здесь нет никакого противоречия стандартной физике, потому что не вещество двигалось со скоростью света, а растягивалось пространство. На скорость расширения пространства запрета нет, и мы можем выбрать такую скорость, которая будет практически бесконечной. Тогда при расширении пространства у нас разнесённые области будут находиться на очень больших расстояниях. А если мы возьмём почти бесконечность, то можем придумать такие области, которые друг на друга очень похожи. Как в бесконечном случайном численном ряде у нас всегда будут повторяться последовательности чисел, точно так же мы можем представить себе повторяющиеся маленькие кусочки Вселенной, лоскутки. Лоскутки одной Вселенной. У нас могут быть какие-то похожие области, какие-то различные, это будут разные миры, которые между собой не будут связаны. Нельзя добраться из одного мира в другой из-за огромности, и вот такой мир можно рассматривать как мультивселенную.

Другая теория, которая более физическая, и которую пытаются проверить астрофизики с помощью современных объектов. Это Бранная теория. Если наш мир представляет из себя трёхмерное многообразие, которое может быть погружено в четырёхмерное. То есть, наш трёхмерный пространственный мир можно погрузить в четырёхмерный. Мы не знаем, что такое это четырёхмерное пространство, но зачем нам знать, компьютер нам может это рассчитать и посмотреть, нет ли каких-то связей, нет ли других таких миров, и не могут ли они взаимодействовать между собой. Физики это рассматривают. И астрофизики ищут кротовые норы, которые не найдены, и непонятно, когда будут найдены. Но процесс идёт, он интересный, непонятно чем может закончится, возможно, в этом что-то есть. Эта штука проверяемая, кстати: если такие миры существуют, они могут взаимодействовать, и это взаимодействие мы можем увидеть через особенности, я об этом потом скажу.

Множественная инфляция. Мы можем запустить не в одной точке раздувание Вселенной, а сразу в нескольких соседних, и у нас будет много различных миров с разными законами природы, например. Между собой они не будут взаимодействовать, хотя между ними могут возникать необычные штуки, они называются Доменные стенки, которые разделяют Вселенные с различными законами природы. К сожалению, мы не наблюдаем Доменных стенок, и можем сказать на очень высоком уровне точности, что в окружающем нас мире Доменных стенок нет. Это тоже установлено по данным реликтового излучения.

Фантастические режиссёры очень любят новую интерпретацию квантовой механики, на этом деле строится другая мультивселенная, это Вселенная, расщепляющаяся в каждый момент времени в связи с равными вероятностями событий, как, например, жив кот Шредингера или мёртв. В данной точке происходит расщепление, и в одной Вселенной кот жив, а в другой мёртв. И эти Вселенные существуют одновременно. Такие штуки не проверить сейчас, и нельзя сказать, что Вселенная, физика работает таким образом, что такая интерпретация верна или нет, но зато это активно обсуждается.



Откуда взялась энергия для Большого Взрыва? Это стандартный вопрос учителей физики, и особенность современной теории такова, что не нужна никакая энергия для появления Вселенной. Вам ничего для этого не нужно. Вселенная появилась, скорее всего, из простой квантовой флуктуации, в которой флуктуировало определённое поле, весь вакуум, который нас окружает, необычный. На самом деле для нас он обычный, но для физики это очень интересная субстанция, в ней рождаются и исчезают виртуальные частицы и поля. Частицы — это и есть поля.

И вот поле появляется на некоторый момент времени и исчезает. Если поле появилось (если вы, например, Бог), вы можете с этим полем поиграть. Оно появилось, вам нужно эту энергию вернуть очень быстро назад, но пока она у вас в руках, вы можете из неё что-нибудь слепить. Вы можете слепить из неё определённый пузырёк и выкинуть его в другое измерение. Это нехорошее действие с точки зрения физики, но зато вы энергию использовали — слепили пузырёк, а потом вернули назад. Дальше вы должны поиграться с этим пузырьком, в этом пузырьке может продолжать действовать поле, которое его раздувает.

Здесь я перехожу на интерпретацию Стивена Хокинга, она просто красивая, но проверить её нельзя, потому что Вселенная очень большая. Действие на раздувание имеет отрицательную энергию, вы должны её компенсировать тем веществом, которое вы порождаете внутри, тогда суммарная энергия у вас равна нулю и вам ниоткуда энергию брать не надо. А поле само себя разгоняет, оно усиливается, и через некоторое время из-за нестабильности разваливается. Разваливается на частицы, откуда и появляется вся наша Вселенная. И в принципе, это базовое состояние для понимания того, что происходит в нашей Вселенной и как она эволюционирует.



Почему учёные уверены в существовании эпохи Большого Взрыва? Стандартный миф: они всё сочинили. Там пункт стоит, что в слайде 10 я вам об этом расскажу.



Но перед тем, как вам рассказать, почему учёные уверены в том, что была эпоха Большого Взрыва, я должен вам немножко рассказать об истории Вселенной.

Как я вам уже сказал, Вселенная появилась из квантовой флуктуации вакуума. Для этого особого ничего не нужно, просто нужно знать, что теоретически существуют определённые поля (хотя у них наблюдаются родственники: некие скалярные поля. Одно из скалярных полей мы хорошо знаем, это поле Хиггса), каждое из которых — лишь маленькая область пространства, которое начинает раздувать. Это поле назвали инфлатоном, идея была предложена Алексеем Старобинским ещё в 1979 году, а дальше над ней работал и Алан Гут, который предложил само название, и Андрей Линде, который более-менее привёл теорию к современному состоянию. Это простейшая теория, которая объясняет то, как произошёл наш мир. Она имеет очень много предсказаний, которые все выполнены, за исключением одного доказательства, которое требуется для этого.

Итак, появилось это поле, которое стало раздувать пузырик, через 10^(-32) оно действовать перестало, но Вселенная расширялась очень быстро, за время действия, которое, как я уже сказал, длилось 10^(-32) секунды, Вселенная расширялась в 10^30 раз, стала буквально долей миллиметра с очень маленького объема, поле перестало быть стабильным, осциллировало, развалилось на частицы, кварк-глюонная плазма за счет образования барионов превратилась в протоны, нейтроны, которых протонов было больше чем антипротонов на одну миллиардную долю. И вот эти антипротон и протоны, нейтроны и антинейтроны аннигилировали. Одна миллиардная часть вещества осталась.

Мы состоим из этой одной миллиардной части. А всё остальное стало фотонами. Эти фотоны путешествовали 380000 лет, отделились от нейтрального водорода и вот здесь вокруг нас летают. Мы их можем сосчитать и узнать, сколько антивещества аннигилировало. Просто фотонов примерно в 2 миллиарда раза больше, чем барионов; мы знаем это благодаря плотности энергии, это наблюдательные данные. Спустя три минуты после Большого Взрыва образовалась 25% гелия, и это мы видим во всей Вселенной, это было сосчитано до того, как были получены наблюдательные данные. Спустя 380000 лет после Большого Взрыва, вот здесь у нас показана зелёная карта — это карта реликтового излучения 380000 лет спустя, чёрная полоса, которую здесь видно, это эпоха образования, то есть не эпоха, а это Dark ages, когда ничего не было и начали образовываться области, в которых родились звёзды.

Но когда ничего не было я говорю, на самом деле там были облака из тёмной материи. И облака из тёмной материи имели массы, сравнимые с массами галактик, которые притягивали нейтральный водород, равномерно распределённый по Вселенной. Водород втекал в эти гравитационные колодцы, там образовались первые звёзды и максимум образования первых звёзд приходится на 400 млн. лет после Большого Взрыва, хотя самые первые звёзды, похоже, появились спустя 200 млн. лет после Большого Взрыва. Спустя 700 млн. лет после Большого Взрыва начали загораться первые квазары, без которых вы жить не можете. У вас у всех есть мобильные телефоны, на которых установлена наверняка система GPS, система GPS без квазаров, а на самом деле без черных дыр, которые сидят внутри квазаров, работать не может.

Квазары — это сверхмассивные черные дыры с массами порядка миллиарда масс Солнца, на которые истекает газ в виде аккреционного диска по спирали. Но не весь газ попадает в черную дыру, пересекая горизонт событий, а из-за того, что в этом газовом диске образуется высокая температура и плазма, которую мы поджимаем гравитацией, магнитные силовые линии поджимаются, наматываются на ось вращения черной дыры, в результате две струи вылетают вдоль этих силовых линий, внутри этого поля, и мы видим радиоисточник, который горит. Черная дыра, в неё падает газ, разогретые две струи вылетают, это яркий радиоисточник, который мы видим в момент возникновения, когда он во Вселенной появляется, спустя 700 млн. лет после Большого Взрыва.

Мы знаем, что примерно 500000 таких источников есть на небе, самых ярких десятки тысяч. Эти радиоисточники образуются сетку координат, к которой привязываются спутники на небе, они ориентируются по сетке квазаров. По этим спутникам ориентируются станции на континентах, на которые ориентируются ваши мобильные телефоны. Когда вы определяете координаты с помощью GPS, вы должны понимать, что используете для этого чёрные дыры, которые находятся за миллиарды световых лет от вас. Нам это знание очень нужно. На самом деле, много чего мы из астрономии используем, но это одно из самых активно применяемых знаний, астрофизических и космологических.

Спустя шесть миллиардов лет после Большого Взрыва во Вселенной начала доминировать особая субстанция, которую мы называем тёмная энергия. Тёмная не есть объяснение для субстанции, а просто само название: мы не знаем, что это, поэтому называем её тёмной. Вселенная раздувается ускоренно, значит на неё, согласно школьной физике, действует какая-то сила, обзовем эту силу тёмная энергия. Тогда получается, что ускоренное расширение Вселенной — синоним действия этой тёмной энергии. Возраст Вселенной 13,8 млрд. лет. Такова краткая история.



Но каковы доказательства того, что я вам рассказываю правду? А правда — это наблюдательные данные. Конечно, мы можем сочинять и говорить всё, что угодно, мы можем строить гипотезы, но они тогда имеют смысл, когда мы их можем проверить. Любопытно вот что: если мы находим что-то новое, то мы без страха отбрасываем всё, что знали. Такое было очень часто, и самый большой отброс наших знаний, выбрасывание практически в корзину, произошёл в 1998 году, когда была открыта тёмная энергия. Парадигма была пересмотрена. И ничего страшного в этом нет, возможно, такой же путь будет проходить дальше. Наши знания таковы.

Мы можем наблюдать эпоху Большого Взрыва и наблюдаем через её последствия. Последствие первое, которое было и привело к созданию релятивисткой космологии — это открытие Эдвином Хабблом расширения Вселенной. Скопление галактик, где крупные галактики в них удаляются друг от друга, и мы это можем видеть. Реликтовое излучение, то самое, которое осталась от Большого Взрыва, это на самом деле миллиарды точек в разных диапазонах длин волн, точные измерения. Химический состав Вселенной, который можно было получить только в самую раннюю эпоху: 75% водорода, 25% гелия.

И структура Вселенной. Если вы хотите получить крупномасштабную структуру Вселенной, которая представляет из себя паутину, вы можете получить её только в рамках расширяющейся Вселенной за счёт эволюций гравитационного сжатия вещества, образования скоплений галактик, ниточек, которые их соединяют, называемые филаментами и войн между ними. Только в рамках этой теории вы можете получить ту структуру, которую мы видим. Эта структура характеризуется особенными словами, это называется спектр мощности (сколько энергии на каких масштабах мы наблюдаем), и никакой теории, кроме Большого Взрыва, сейчас мы получить не можем.

[АrefievPV]

Продолжение.

Как всё умрёт? Миф: мы никогда не узнаем. Правда состоит в том, что мы пока не узнаем. Потому что сказать точно нельзя. Существует несколько теорий о том, что такое тёмная энергия, и от этих моделей зависит ответ. Модели бывают разные, но любопытно, что некоторые старые модели возвращаются к нам через новое понимание физики. В принципе, если это просто константа, которая в уравнении Эйнштейна стоит, называемая лямбда-членом, то это аналог того, как может действовать пустота, а именно вакуум: он своими виртуальными частицами (они имеют какую-то массу) может расталкивать вселенную. Тогда Вселенная будет вечно раздуваться, пока там что-нибудь не произойдёт полностью. По крайней мере, 10^20 млн. лет могут существовать сверхмассивные черные дыры, а после того, как они испарятся, что-то будет, может быть, ещё.



Но времени мало, я перейду к последнему, квинтэссенции. Квинтэссенция — это когда у нас действует какая-то особая пятая сила. Квинтэссенция — пятая сущность, в связи с чем её называют пятой силой. Если ускоренное расширение Вселенной связано с тем, что в нашей среде существует это действие, тогда оно может расти со временем. Это мне, кстати, нравится больше всего. Значит, за примерно 33 млрд. лет эта сила станет сильнее не только чем гравитация, которая удерживает галактики в скоплениях, или звёзды в галактиках, или планеты в Солнечной системе, но она станет сильнее, теоретически, чем связь кварков между протонами, и всё разорвёт очень красиво. Это называется Большой Разрыв. Жалко, что мы этого не увидим, хотя кто знает? Может, и увидим.



Можно ли создать Вселенную? Миф: только Создатель может создать Вселенную. Реальность: на самом деле она может возникнуть случайно. А раз она может возникнуть случайно, когда-нибудь, быть может, мы её и сделаем.



Возможно, это будет в ближайшем будущем, сценарий понятен, но нам нужно знать параметры этого поля. И на самом деле это мечты. Потому что, хотя сейчас уже выходят статьи в «Успехи физических наук» типа «как создать Вселенную в пробирке», тем не менее нам необходимо иметь необычные ускорители, помощнее чем адронный коллайдер, чтобы такое сделать. Но может быть они возникают и сами.

Спасибо.

Список рекомендуемой литературы.
1.П. Д. Насельский, Д. И. Новиков, И. Д. Новиков. Реликтовое излучение Вселенной, М.: «Наука», 2003
2.Д. С. Горбунов, В. А. Рубаков. Введение в теорию ранней Вселенной, Изд-во URSS
3.В. Н. Лукаш, Е. В. Михеева. Физическая космология, М.: ФизМатЛит, 2010
4.Б. Е. Штерн. Прорыв за край мира. Москва, Троицк: Троицкий вариант, 2014
5.Стивен Вайнберг. Первые три минуты: современный взгляд на происхождение Вселенной. Пер. с англ. под ред. с пред. и доп. акад. Я. Б. Зельдовича, М.: Энергоиздат 1981 (первая публикация: 1977 г.). Переизд., Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000

Обратить внимание, если вы физики, я рекомендую первые три. Если вам нравится физика, я вам кроме первых трёх рекомендую ещё две популярные, стандартные книжки — это Борис Штерн о теории инфляции и Стивен Вайнберг, 1977 года классическая книжка, которая никогда не постареет. Спасибо ещё раз.

Соколов: На сцене стало жарко.
Верходанов: От Большого Взрыва.
Соколов: Но сейчас давайте посмотрим на результаты онлайн голосования. Покажите, пожалуйста.



Смотрите, победило «ничего».

Верходанов: Но ты же не знаешь, какое Ничего. В Ничеве рождаются частицы.

Соколов: Вопрос хочет задать наш эксперт и, кстати, в будущем ваш конкурент. Дмитрий Вибе, астроном, доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики эволюции звёзд института астрономии РАН, профессор РАН. Дайте, пожалуйста, микрофон.

Дмитрий Вибе: Существует ли некий, как говорили латиняне, Experimentum Crucis для Большого Взрыва? Эксперимент, который позволит окончательно его либо подтвердить, либо опровергнуть? Или в таком эксперименте уже необходимости нет, уже всё, черта подведена, точка поставлена, сомнения отброшены?

Верходанов: Очень хороший вопрос. Но вы знаете, чем отличается хороший вопрос от интересного? На хороший вопрос мы знаем ответ, а на интересный — нет. Вот это вопрос хороший, потому что Большой Взрыв — это необходимая стадия в эволюции Вселенной, через которую должны проходить все создаваемые новые теории. То есть мы берём, например, теорию отскока, которая является альтернативой теории инфляции, там всё равно должна быть эпоха с расширением и разогревом. Собственно, сам Большой Взрыв проверять не надо, но вот то, что было до него, надо проверять. И критические эксперименты существует только для теории инфляции, для других теорий возникновения нашей Вселенной критического эксперимента нет. А Большой Взрыв уже проверять не надо, доказательства его существования — реликтовое излучение, в частности.

Соколов: Теперь вопрос, присланный делегатом. Подробнее (но, поскольку ты перебрал регламент, то слово «подробнее» я опущу) кратко рассказать о реликтовом холодном пятне или Сверхпустоте Эридана.

Верходанов: И у меня, к счастью, есть слайд под номером 43.



Тогда я расскажу кратко. Эридан — это созвездие. Астрономы, которые работают с галактикой, не очень обращают внимание на созвездия, на самом деле для них достаточно координат. На слайде вы видите пятно, стрелочкой показано на карте реликтовое излучение, это пятнышко необычное, оно размером 10 градусов и, грубо говоря, 20 размеров Солнца или 20 размеров Луны на небе. И особенность его состоит в том, что оно глубокое. Оно гораздо больше, чем неоднородности фона.

И всё бы ничего, таких пятнышек очень много, но оказывается, в этом месте не хватает радиоисточников. Мало радиоисточников почему-то получается. Есть источники, которые образуются на красном смещении Z1, что соответствует возрасту Вселенной примерно 3,5 млрд. лет, а реликтовое излучение 380000 лет, то мы говорим, что порядка 3 млрд. лет есть какая-то гигантская дыра и в ней ничего нет. Это не так, объяснений этому было достаточно много.

Обратите внимание, последняя пятая работа внизу — это наша работа, где мы исследуем как раз это холодное пятно. Большая пустота, по всей видимости, связана с тем, что происходит в нашей Галактике. Потому что она наблюдается в синхротронном излучении, она связана с магнитными полями в нашей Галактике. А то, как называется эта пустота, предполагается, что это гигантская пустота, гигантский войд во Вселенной, и там срабатывает определённый тип эффектов, меняющийся в гравитационном потенциале изменения частоты фотона, называемого эффект Сакса-Вольфа, но если его посчитать, то всё равно такого эффекта не должно быть по Саксу-Вольфу. Была работа, что это разрыв пространства, трёхмерный, который называется текстура. Что, в общем, тоже не проходит по теории инфляции, в пользу которой говорит сама карта реликтового излучения. Там нет ничего плохого.

Александр Соколов: Успокоили.

Верходанов: Живи долго.

Соколов: Пожалуйста, девушка в третьем ряду. Дайте, пожалуйста, микрофон.
Родена, Москва: Спасибо за лекцию большое. У меня глупый вопрос. Вулканы, когда появляются, магма выходит и раздвигает, грубо говоря, почву. Может ли быть такое, что наша Вселенная столкнулась с какой-то другой Вселенной, которая, просачиваясь, действует как тёмная энергия?

Верходанов: Вы даже не представляете, но такая теория есть. Такая теория есть и разрабатывали её Стейнхардт и Турок. Вы берёте две браны, сталкиваете их, то есть они могут находиться очень рядом, на расстоянии друг от друга в другом измерении 10^(-33) см, сталкиваете. Столкновение — это источник для энергии, которая просто сразу породит всю Вселенную, которая будет раздуваться. Но эта штука непроверяема. Можно говорить, но не проверить.

Соколов: Микрофон в задние ряды, я вижу там флаг государства Кот д'Ивуар. Прошу.
Максим: Здравствуйте. Спасибо за лекцию. Спасибо, что дали задать вопрос. У меня два маленьких вопроса. Первый: ваш любимый персонаж из «Теория Большого Взрыва»?

Верходанов: Наверное, как и у всех. Гениальный физик, он там один. Шелдон Купер.

Максим: И ещё один. Может быть, достаточно странный. Водород как бы выгорает и могут ли существовать звёзды с каким-то сверхбольшим процентом металличности? То есть водород будет выгорать, если к тому времени Вселенная ещё будет существовать, то звёздам нужно будет из чего-то появляться. Можно ли, допустим, собрать в кучку атомы лития, и начнут ли они как-то синтезировать? Даже не лития, а чего-нибудь потяжелее, без водорода?

Верходанов: В принципе, наверное, какие-то такие вещи можно сделать, но, скорее всего, нам нужен водород. Я не специалист в области физики эволюции звезд, признаюсь, но у нас есть много странных звёзд, которых не должно быть. Есть бариевые. Скорее всего, просто из металлов, которые мы в земном понимании понимаем как металлы, не сделать никаких звёзд. Потому что, нам нужно собрать их из чего-то, а у нас не хватает. При Взрыве можем такое количество набрать, но избытки могут быть. А потом ещё в эволюции звёзд можно сделать странные штуки: если мы начинаем разные слои звёзд вращать с разной скоростью, оказывается, тут много чего можно сгенерировать, даже при наличии водорода. Это в кулуарах у Дмитрия Зигфридовича [Вибе] можно будет уточнить.

Соколов: Отлично. Балкон.
Зритель: Здравствуйте, спасибо большое за лекцию. У меня вопрос: если Вселенная в момент до своего образования была в точке, то есть мы можем выделить такой элемент пространства, окрестности этой точки. Значит, всё наружное пространство — это то же самое, оно расширилась. Произошёл Большой Взрыв, вся эта окрестность расширилась, и то пространство, которое за окрестностью, уже после Большого Взрыва, и то пространство, которое за окрестностью до Большого Взрыва — это одно и то же пространство? И если да, то знаем ли мы о нём что-либо?

Верходанов: Лучше спросить у философов. Отвечу, как я понял. Когда Вселенная появилась, то пространство, которое было — это и есть часть этого пространства, раздувалось именно наше пространство. В окрестностях Вселенной не было пространства, которое принадлежало не нашей Вселенной. Всё, что появилось, и есть наша Вселенная, и всё, что возникло, раздувалось бы вместе с нашей Вселенной. Другого пространства не было, в рамках теории Большого Взрыва, которую мы видим и применяем здесь.

Соколов: Я сейчас пойду даже против принципов. Олег, какой нам выбрать огонёк?
Верходанов: Самый нестандартный выбери.

Соколов: Прошу.
Зурап, Москва: У меня родился миф, пока я вас слушал. Я так понял, что Вселенная после Большого Взрыва продолжает расширяться, и материя продолжает изменяться. Миф такой: если всё продолжает изменяться, и водород тоже, тогда, может быть, когда всё изменится, мы сможем по-новому использовать законы физики. Появится ещё какое-нибудь излучение, или реликтовое излучение станет другим. Что говорят астрофизики, есть ли предположение, как нам это использовать? Может, будет новое излучение, которое позволит нам в другие Вселенные путешествовать?

Верходанов: Законы физики, скорее всего, не изменятся. Правда, мы, может быть, не знаем всего, но вот то, что мы знаем, не изменится. Реликтовое излучение изменится. Оно изменится по двум параметрам. Первый параметр: оно станет холоднее, перейдёт в другой диапазон, сейчас это миллиметры, оно станет сантиметрами, потом метрами. И кроме того, изменится внешний вид карты реликтового излучения. Самые маленькие пятнышки, которые мы видим на картах реликтового излучения, соответствуют масштабам примерно 10 млн световых лет. Через 100 млн. лет карта будет другой. Новые излучения не появятся.

Мало того, я боюсь разочаровать, но электромагнитное излучение, которое мы обычно используем для изучения Вселенной (сейчас ещё гравитационные волны и частицы используем) привязано к нашему трёхмерному миру, вряд ли оно уйдёт в какие-то другие измерения. И даже если они там есть, мы же не знаем, может быть, самого электромагнитного излучения там нет. Поэтому в фильмах, когда вы видите что-то вроде путешествий в другие измерения, вряд ли бы они смогли это сделать, потому что мы все — электромагнитные люди. Что ещё сказать... Если всё это развалится, мы развалимся тоже. Некому будет изучать и сказать ничего нельзя.

Соколов: Я вижу электромагнитных людей. Прошу.
Анна, Москва: Вопрос такой. Приходилось встречать в околонаучной литературе, такое понятие как голографическая модель Вселенной. Насколько оно научно?

Верходанов: Сколько у меня есть времени, Саша?
Соколов: В рамках одного предложения, но предложение может быть длинным.

Верходанов: Когда-то был спор между Стивеном Хокингом и Кипом Торном, может ли черная дыра сохранять информацию о материи, которая туда падает, или не может. В результате чего был заключен этот спор в виде пари. Продолжались исследования, и оказалось в конце концов, что вся информация, которая падает на черную дыру, сохраняется вблизи горизонта событий, но снаружи. И сохраняется она в виде квантовых флуктуаций, которые там появляются.

Было предложено описывать эту ситуацию как голографический принцип, заключающийся в том, что вокруг N-мерного тела можно нарисовать N-1 мерную сферу, на которую можно спроецировать всю ту информацию, которая хранится внутри того тела. В таком случае вся информация, которая падает в черную дыру, сохраняется вокруг неё, и при испарении черной дыры может вернуться в нашу Вселенную. При этом появились космологи, которые стали говорить, что наш трёхмерный мир на самом деле является проекцией фиктивного, как мы думаем, четырёхмерного мира, из которого можно всю ту информацию спроецировать на нас, а мы — проекции.

Соколов: The last question.
Даниил, Тверь: Я астроном и у меня вопрос касательно как раз виртуальных частиц. Это, насколько я понимаю, квантовые объекты, но ни одна научно-популярная литература не дала мне ответа откуда они берутся, почему возникают и откуда у них вообще есть энергия на то, чтобы возникнуть? Откуда появляется античастица, чтобы с ней аннигилировать и почему они исчезают? Что это вообще такое, где про это можно почитать и что про это узнать?

Верходанов: Ландау Лифшиц. Теория поля и квантовая электродинамика.

[АrefievPV]

Как измерить сложность?
https://www.nkj.ru/news/40367/
Разработан алгоритм количественной оценки сложности структур. Он способен работать не только с физическими системами вплоть до квантовых, но и с изображениями, видео и даже музыкой.

Интуитивное понимание сложности систем и процессов присуще любому человеку. Например, каждый легко может различить сложность двух рисунков, исходя из непохожести их элементов друг на друга и количества различающихся деталей. Это ключевая информация для человеческого мозга, позволяющая различать объекты примерно одинакового размера и формы. Но как оцифровать представление о сложности объекта и выразить его математически? Ведь потребность в математической характеристике, должным образом отражающей сложность иерархических неслучайных структур, существует во многих областях науки, от физики и геологии до социальных наук.

Исследователи из Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) и Университетов Уппсалы (Швеция) и Радбауд (Нидерланды) разработали универсальный машинный алгоритм, с помощью которого можно количественно, одним числом, оценивать сложность любой двумерной или трехмерной системы. Они успешно применили метод для точного обнаружения фазовых переходов магнитных материалов по разной сложности начального и конечного состояний. Однако алгоритм способен также работать с изображениями, видео, музыкой, квантовыми системами, нейросетевыми алгоритмами распознавания образов и другими системами. Авторы утверждают, что предлагаемая схема намного проще и дешевле стандартных методов, основанных на вычислении корреляционных функций или с использованием методов машинного обучения. Об этом они сообщили в журнале Национальной академии наук США (PNAS). С работой можно ознакомиться на сайте arxiv.org.

Метод расчёта сложности основан на пошаговом делении структуры на блоки и последующем усреднении определенной характеристики внутри них. На каждом шаге алгоритм сравнивает усреднённую («размытую») структуру с исходной и фиксирует степень изменения в виде численного коэффициента. К примеру, если система анализирует изображение, то пиксели в нём делятся на блоки, в каждом из которых они усредняются по цвету. Таким образом, если изображение состоит из множества мелких деталей, то они пропадут, что увеличит различие между «размытой» и исходной структурой. При этом увеличивается и численный коэффициент, выражающий сложность изображения. Та же операция повторяется уже с «размытым» изображением. В итоге алгоритм вычисляет численный коэффициент, характеризующий степень сложности изображения.

Сам по себе алгоритм универсален, но главной целью исследователей был анализ физических процессов и фазовых переходов в магнитных материалах, отличающихся порядком структуры. С точки зрения предложенного метода, в момент перехода из полностью упорядоченного состояния в неупорядоченное система имеет наивысшую степень сложности. Таким образом, анализируя поведение сложности системы во времени, физики могут точно поймать момент перехода системы из одного состояния в другое и определить параметры, при которых это произошло.

Авторы проверили работу алгоритма на переходе материала из ферромагнитного состояния (магнитные моменты атомов ориентированы в одну сторону) в парамагнитное (моменты ориентированы хаотично). Метод позволяет отследить фазовый переход за очень короткий период времени — порядка нескольких наносекунд. Например, после воздействия лазером.

Кроме того, исследователи смоделировали образование скирмионов во внешнем магнитном поле. Эти мельчайшие вихревые магнитные структуры крайне интересны для развития новых технологий обработки информации. Благодаря их высокой устойчивости к внешним воздействиям скирмионы могут служить очень компактной единицей записи данных на магнитном носителе. Поэтому важно изучить, при каких условиях они формируются. Отслеживая с помощью предложенной методики сложность структуры при увеличении магнитного поля, авторам удалось «поймать» момент перехода к образованию скирмионов.

Таким образом, алгоритм может использоваться для обнаружения фазовых переходов с высокой точностью, что делает его многообещающим инструментом для их изучения в различных системах.

P.S. Насколько я понимаю, метод имеет границы своей применимости, но, наверно, в определённых областях (и ситуациях) себя будет оправдывать.

[АrefievPV]

Как повернуть время вспять?

https://www.youtube.com/watch?v=tUGSE6_ZCvk

Согласитесь, было бы круто повернуть время назад и вернуться в начало 2020 года? Не дать разразиться пандемии, не допустить многих неприятных событий и прожить этот год как следует?

Звучит фантастически, да? Тем не менее,  в физике нет практически ничего, что запрещает времени идти назад. Разве что стрела времени, благодаря которой оно выбирает себе направление, из прошлого в будущее, или наоборот.

В этом выпуске мы постараемся разобраться насколько реально повернуть стрелу времени обратно и как это можно сделать?

Таймкоды
0:00 Время назад
0:40 С Новым 2021 годом!
0:59 А что если?
1:39 Стрела времени
3:31 Главные события 2020 года
4:15 Термодинамическая стрела времени
7:43 Психологическая стрела времени
10:17 Квантовая стрела времени
12:47 Слабая стрела времени
14:50 Космологическая стрела времени
16:17 Заключительные слова