Общие закономерности в природе

Автор ArefievPV, октября 05, 2015, 05:39:31

« назад - далее »

АrefievPV

К сообщению:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg262813.html#msg262813

Выдерну чуток из сообщения (конечно, желательно сообщение целиком прочитать):
Цитата: АrefievPV от ноября 04, 2022, 10:49:15Вообще-то, сами действия (те, которые вне системы) направления (да и прочих характеристик) не имеют – характеристики действия (направление, сила, вид, формат и т.д.) возникают/формируются уже в воздействии. Воздействие – это первичное отражение (первичное ощущение, первичные изменения структуры) действия в системе (в её структуре).

Да, действие является причиной первичных изменений в структуре системы, но само себе действие не несёт никакой информации (оно даже энергии не несёт) – действие в себе не содержит вообще ничего (ничего оно не несёт). И до того момента, пока действие не отразилось в системе в виде воздействия, действия для системы не существует.

По сути, воздействие – это самая первичная интерпретация, на которой выстраивается вся последующая цепочка интерпретаций, и для каждого последующего этапа интерпретации, предыдущий этап представляется/видится/ощущается в виде некой информации. Любая информация (хоть данные, хоть смысл) – это интерпретация, принадлежащая системе и образующаяся в той же системе.

Поэтому, свою интерпретацию невозможно: ни передать кому-то/чему-то вовне, ни получить от кого-то/чего-то извне.

Причём, даже внутри одной системы, так называемый, «перенос информации» (как выше в цитате я это дело обозвал «волнами изменений структуры») из одной части системы в другую её часть, никакой информации не несёт – она, информация, опять-таки возникает по месту, в соответствии с существующим в том месте локальным и актуальным контекстом (локальной и актуальной структурой). Кстати, аналогичным образом «передаётся» по системе и энергия.
Наблюдатель выделяет систему из среды. Иначе говоря, как таковой данной системы в среде нет, она продукт/результат выделения, не более.
 
Кстати, сама среда (разумеется, как и вписанная в неё система) является совокупностью ощущений. Вполне допускаю, что совокупность ощущений является некоей условной «проекцией» внешнего окружения (что, как бы, подразумевает, что вне/за ощущениями есть ещё что-то). Понятно, что внешнее окружение мы домысливаем (так сказать, достраиваем модель мира в своей системе отсчёта), ведь за/сквозь «барьер» первичных ощущений не прорваться (для наблюдателя любого уровня это принципиальный момент).
 
Основная причина, что так происходит (я сейчас про выделение), кроется в самой сути наблюдателя любого уровня – принципиальная ограниченность наблюдателя. Ведь суть наблюдателя любого уровня – локальное и актуальное отражение действительности. Ключевое здесь: локальное и актуальное – то есть, ограниченное.
 
Ну, а далее, выделенная система дополняется/достраивается связями в соответствии с моделью, имеющейся у данного наблюдателя, уже внутри системы отсчёта наблюдателя.
 
И на всякий случай повторю – обойти «барьер» (в виде первичных ощущений) восприятия окружающего мира принципиально невозможно. Хотя когда это любителей существования независимой от них некоей «внешней реальности» останавливало – у них же снаружи «реальность» объективная, независящая от их ощущений вообще никак. Они, что, как-то непосредственно воспринимают эту «реальность»? Вот прямо сознанием что ли? Трансцендентщина какая-то...
 
Разумеется, такая «внешняя реальность» существует, но существует зависимоона, строго говоря, вовсе не внешняя, а внутренняя) от наблюдателя, поскольку является всего лишь совокупностью ощущений.
 
Наши ощущения для нас (в том числе, и для нашего внутреннего наблюдателя, системы отсчёта наблюдателя, сознания, психики и пр.) существуют, ведь мы с ними взаимодействуем (напоминаю про критерии существования – наличие взаимодействия). Соответственно, для такой «реальности» более уместно будет иное обозначение (например, действительность).
 
Отсюда, надеюсь, понятно, что и объективность опирается совсем не на независимость, а на согласованность.
 
Замечание в сторону (про закономерности).
 
Именно в этой совокупности ощущений мы отыскиваем закономерности, которые, соответственно, дополняют (а зачастую, и серьёзно «перекраивают») нашу модель мира (и, разумеется, нашу систему отсчёта, ведь она непосредственно связана с моделью (иногда даже является синонимом её)). Любая закономерность является всего лишь соотношениями (по сути, тоже связями, но более высокого порядка) между связями, которые, опять-таки, были выделены из всей совокупности ощущений.

АrefievPV

Откуда мы знаем возраст Вселенной?


ЦитироватьИзвестно, что наша Вселенная существует 13,8 миллиардов лет. Но как мы это поняли? Цифра гигантская, но при этом определена с точностью 0,3%!

В этом выпуске поговорим о возрасте Вселенной, попутно обсудив, как измерили ее кривизну, состав, скорость расширения и многое другое!

Таймкоды

0:00 Зоопарк календарей.
0:56 Intro.
1:46 Вселенная Яндекса.
3:30 Возраст по белым карликам.
4:44 Расширение Вселенной.
6:40 Реликтовое излучение.
7:48 История молодой Вселенной.
9:55 Анализ реликтового фона, мультипольное разложение.
12:00 Кривизна Вселенной.
12:52 Состав Вселенной и ее возраст.
14:29 Outro.
15:17 С Новым годом!

АrefievPV


АrefievPV

Навеяло (много букв).
 
Оно, конечно, интересно рассуждать о клеточном интеллекте, который позволяет клетке выдать скоординированную реакцию в ответ не только на привычное воздействие, но и на новое (непривычное, незнакомое) воздействие (и даже на мутацию).
 
Правда, при этом желательно понимать о некоторых вещах:
– что такое скоординированность вообще;
– основной принцип нахождения нужной реакции.
 
Тут требуется развёрнутое пояснение.
 
Сначала по поводу скоординированности.
 
В отношении системы, скоординированность – это не только связанность, как элементов внутри системы, так и самой системы в целом и её отдельных элементов со средой (так сказать, с элементами среды), но связанность состояний системы, в процессе эволюции системы.
 
И в этом плане любая реакция системы (и способствующая её сохранению, и приведшая к её разрушения) является скоординированной. Ведь просто невозможно изменить какой-то элемент или связь, не изменив попутно остальные элементы и связи во Вселенной. Во Вселенной всё связано со всем и только наша принципиальная ограниченность, как наблюдателей (напомню, что суть наблюдателя любого уровня – это локальное и актуальное отражение действительности), не позволяет всё это отразить в себе.
 
Наблюдатель любого уровня обречён всегда и везде выделять какую-то локальную (и в пространстве, и во времени) часть (соответствующую его уровню, разумеется) окружающей действительности.
 
Вернёмся к нам, к людям.
 
Возможно, это благо, что в нас не отражается буквально всё, а только часть. Ведь в противном случае мы, как наблюдатель, попросту перестали бы существовать – так сказать, растворились бы без следа в окружающей действительности.
 
Мы видим только крохотный кусочек окружающей действительности (типа, только то, что в нас, в нашей системе отсчёта, отразилось) и на основе увиденного пытаемся интерпретировать, как прошлое состояние этого кусочка окружающей действительности, так и будущее состояние данного кусочка окружающей действительности.
 
Понятно, что когда такие картинки (или некие части в этих картинках) настоящего, прошлого и будущего у людей согласованы, то люди считают их объективными.
 
Однако люди зачастую понимают скоординированность в достаточно узком смысле.
Накидаю типичные варианты, с чем у нас ассоциируется скоординированность:
– во-первых, применительно к реакции системы;
– во-вторых, когда результат таковой реакции позволил системе сохранить свою целостность;
– в-третьих, когда изменения состояний (переходы между состояниями) внутри системы не приводят к разрушению системы, но позволяют её соответствовать окружающей среде.
 
Разумеется, этими вариантами ассоциации не исчерпываются, но остальные варианты реже встречаются.
 
1.Первый вариант больше применим к простым системам.
 
Типа, ударили по бильярдному шару, и он покатился по определённой траектории, которая определяется параметрами удара, параметрами шара, параметрами бильярдного стола и т.д. Кстати, тут можно сказать, что шар адаптировался к среде (к совокупности средовых воздействий) с помощью поведения.
 
Обратите внимание – в траектории движения шара наглядно проявляется полнейшая скоординированность между параметрами удара, шара, стола и т.д. Вдумайтесь, какая колоссальная вычислительная проблема стояла бы перед каким-либо гипотетическим внешним интеллектом, дабы скоординировать все эти параметры и вычислить траекторию движения шара. А тут всё просто – шар взял да и покатился. Как так-то?
 
Замечание в сторону.
 
Ответ, что так определено физическими законами, ничего не проясняет. Да, введение физических законов, мир для нас упрощает, делает его для нас более предсказуемым (соответственно, определённость/предсказуемость устраняет внутренний психологический дискомфорт).
 
Но мы даже не задаёмся вопросами, а что такое физический закон? Это что, некая нематериальная сущность, которая диктует материи, как следует себя вести?
 
А совокупность законов (то есть, взаимосвязанность через различные соотношения), это, что некий интеллект (или, даже разум), располагающийся вне нашей действительности (вне нашей Вселенной) и управляющий этой действительностью?
 
И ведь, на самом деле, даже в этой простой ситуации с бильярдным шаром произошла реализация множества вещей, которые даже не описываются принятыми нами физическими законами, а описываются терминологией обычно не используемой в физике – тут и выбор, тут и отбор, тут и адаптация и т.д.
 
Получается, что есть некий высший разум (или, хотя бы интеллект)? Ответ прост – да, он есть, всегда был и всегда будет. Но только этот высший разум совсем не то, чем его принято считать у обывателей и учёного народа. Кстати, в этой ситуации, негативное отношение атеистов возникает по причине непонимания сути интеллекта, разума, сознания и т.д.
 
Люди видят только один аспект, одну часть, одну проекцию и т.д. этих явлений (разум, интеллект, сознание и пр.) и жёстко ассоциируют именно с этими аспектами, частями, проекциями и т.д. Эта позиция некорректна – это как двумерную проекцию (параллелепипед) объёмной фигуры (параллелограмм) полностью приравнивать к оригиналу. Но это ведь не так – проекция, это только отражение, а не сам оригинал. Причём отражение, которое включает в себя только один из аспектов и с одного из ракурсов наблюдения. Наша ограниченность заставляет нас упрощать мир. Ну, а причину нашей ограниченности я выше озвучивал
 
Если с двумерной проекцией и с трёхмерным оригиналом люди понимают некорректность абсолютного приравнивания проекции и оригинала, то в ситуации с разумом этого не происходит – постоянно приписывают разуму некую трансцендентность, потусторонность, непознаваемость и т.д. Хотя сложного там ничего нет.
 
Начинать разборки с разумом (соответственно, и с интеллектом, с сознанием и пр.) следует с более простых вещей – например, с мышления. Но, до этого, следует разобраться с ещё более простой вещью – с вычислением (ну, и заодно, с обработкой/преобразованием информации).
 
Как уже говорил, люди в обозначение явления всегда стараются вложить некую суть/смысл, которая/который, по их мнению, являются определяющими для данного явления (типа, лежат в основе самого явления). Здесь я чуток это дело озвучил:
Цитата: АrefievPV от декабря 17, 2022, 07:07:29
Цитата: василий андреевич от декабря 16, 2022, 21:19:07Придется все же информацию помещать в туже корзину, что и сознание, дав им определение: это то, что понятно и без определения. Сознание - со знанием, информация - ин формация.
Так ведь слова, обозначающие явление, отражают в себе суть явления (иногда поверхностную, иногда очень глубокую (разумеется, там градаций можно выделить много)). Они так и формировались – как обозначение некоей сути явления.
 
До нашего времени, думаю, ни в одном из языков не дошли слова, обозначающие поверхностную суть («что вижу, то пою») в своём первозданном виде. Причина в том, что и биологически человек сильно эволюционировал, и культура сильно эволюционировала.
 
Даже пресловутое «что вижу, то пою», это очень продвинутое обозначение, по сравнению с тем, как обозначали наши далёкие предки явления. Тогдашний язык был эмоциональный (когда-то я обозвал его так и тему открыл соответствующую) – совокупность гримас, поз, жестов, интонаций и пр. И отражали обозначения на этом языке нечто совсем другое, нежели теперешние языки отражают (даже жестовые).
 
Слово информация обозначает глубокую суть явления, и оно таким изначально сформировалось (намеренно или не намеренно, это отдельный вопрос) – под обозначение глубокой сути явления. Со словом сознание произошло нечто подобное – оно изначально формировалось под обозначение глубокой сути явления.
 
Различия между этими обозначениями – в периоде становления окончательного формирования и в том культурном окружении, в котором они формировались. Сознание старше и формировалось в более простой культурной среде, информация моложе и формировалось уже в сложной среде. Ну, и по длительности формирования они различаются – сознание дольше информации формировалось. Плюс «бытовухи» к сознанию «прилипло» больше, чем к информации.
 
А то, что у многих людей понимание ограничивается только поверхностной сутью (да ещё изрядно деформированной «налипшей» «бытовухой»), это не причина, чтобы кого-то обвинять в глупости.

То есть, наличие информации (и, соответственно, её обработка/преобразование), это наша интерпретация наблюдаемого явления. Мало того, и сама информация – это всего лишь наша интерпретация. Однако это никак не отменяет необходимость обозначения явления (точнее, некоего аспекта явления). При этом следует всегда помнить, что не следует абсолютно приравнивать проекцию явления (по сути, нашу интерпретацию явления) и само явление.
 
Аналогично дело обстоит и с вычислением – это тоже интерпретация, отражающая определённый аспект явления с определённого ракурса наблюдения.
 
Приведу цитату и своего сообщения (одного из последних, в котором я более-менее скучковал понятия и обозначил взаимосвязи между ними):
Цитата: АrefievPV от октября 18, 2021, 19:06:16Любое воздействие на любую систему приводит к каскадам изменений (обратимых и/или необратимых) структуры этой системы. Совокупность этих каскадов изменений, на мой взгляд, следует толковать, как энергоинформационные процессы в системе.
 
Ну, а обработка информации и/или преобразование информации, приводящая или оканчивающаяся ответной (непосредственной или отсроченной, частичной или полной) реакцией на воздействие – это вычисление.
 
То есть, вычисление – это направленный (в широком смысле этого слова) процесс обработки/преобразования информации. Мышление же, это вычисление, связанное (так сказать, закольцованное на самосохранение) с сохранением системы. Причём, связь вычисления с самосохранением может быть как положительная (работает на самосохранение), так и отрицательная (работает против самосохранения) и, даже – относительно нейтральная (возможно, в будущем это скажется на самосохранении).
 
И, во всех случаях, эти процессы (обработка/преобразование информации, вычисление, мышление), по своей сути, относятся к вычислительному функционалу именно в физико-математическом смысле.
 
Можно сказать, что:
 
Процессы обработки/преобразования информации – это процессы изменения структуры. Но, для конкретной системы, не каждый процесс изменения структуры является процессом обработки/преобразования информации (например: процесс формирования данной системы «с нуля», распад/растворение данной системы). 
 
Процессы вычисления в системе – это процессы обработки/преобразования информации в системе. Но не каждый процесс обработки/преобразования информации является вычислением (например, это может быть просто хранение информации – процесс изменение структуры, закольцованный сам на себя).
 
Процессы мышления в системе – это процессы вычисления в системе. Но не каждое вычисление является мышлением (например, вычисление совершенно не влияющее (то есть, вообще не имеющее связи) на самосохранение системы ни в текущее время, ни в будущем).

Обратите внимание, что и обработка/преобразование информации в системе, и процессы изменения структуры системы, и изменение состояния системы и т.д. – это всё об одном и том же явлении. По сути, все эти интерпретации отражают только некие аспекты явления, как проекции. Мы эти интерпретации обозначаем для удобства разными понятиями, но не всегда понимаем не только взаимосвязи/взаимоотношения между ними, но то, что они описывают одно и то же явление, только с разных сторон и в разных системах отсчёта.   
 
Исходя из вышесказанного, легко выстроить цепочку между понятиями: изменение структуры – изменение состояния – преобразование информации – обработка информации – вычисление – вычислительная функция (например, осознание) – вычислительный функционал (совокупность вычислительных функций) – интеллект – мышление – разум.
 
Два последних понятия описывают уже и взаимосвязи между вычислением/интеллектом и гомеостазом/самосохранением (ну, и, соответственно, стремлением к самосохранению, как возникшему направленному потенциалу).
 
То есть, всё просто – этот самый всемирный высший разум (в данном случае такое понятие предпочтительнее просто интеллекта), это всего лишь наша сложная высокоуровневая интерпретация некоей совокупности аспектов действительности, рассматриваемой с позиции нашей системы отсчёта. Для обывателей – наша действительность (наша Вселенная) и есть тот самый всемирный высший разум, а все его законы/повеления/приказы – это совокупности изменений структуры (они же – преобразования информации, они же – вычисления, они же – мышление и т.д.) действительности (нашей Вселенной).
 
И это всё относится в той же мере и к любым другим системам – они все обладают вычислительным функционалом (то есть, интеллектом), но не у всех систем мы при этом можем выделить/выявить наличие гомеостаза (внутреннего «гомеостатического ядра»).
 
Но у тех систем, у которых мы этот гомеостаз выделили/выявили, мы начинаем считать живыми, но не всегда разумными (что странно – они ведь именно посредством изменений структуры (то есть, посредством обработки информации, вычислений) сохраняют свою целостность). Полагаю, что здесь дело в отсутствии понимания взаимосвязей понятий.
 
Отдельный сложный вопрос выделения/выявления гомеостаза у конкретной системы – гомеостаз ведь может существовать совсем непродолжительное время (и мы не успели зафиксировать, а всё живое смертно) и/или система может самосохраняться периодически во времени (типа, как временнЫе кристаллы) и наше наблюдение попросту не захватило полный период (наличие конкретной структуры – её распад – формирование тождественной/схожей (или в точности такой же) структуры – наличие конкретной структуры и т.д.).
 
Поэтому пока следует остановиться на том, что любая система (и живая, и косная) обладает интеллектом, а любая живая система обладает разумом. Степень интеллектуальности и степень разумности сейчас не рассматриваем – это отдельные и обширные вопросы.   
 
2.Второй вариант применим и к простым и к сложным системам.
 
Здесь основной упор делается на сохранение самой системы. Про живые организмы не буду говорить, там, вроде, и так всё понятно – чуток пробегусь по косным системам.
 
Например, мяч, когда его пнули, прекрасно демонстрирует сразу: и изменение своей структуры, и поведение, позволяющее ему сохранить свою целостность. Упругость оболочки и наличие внутри давление воздуха, позволяют сначала поддаться воздействию, не разрушаясь, а потом, улетая, восстановить свою форму.
 
Ещё более сложное поведение демонстрирует смерч (он даже может двигаться против ветра, преодолевая сопротивление среды, по градиенту восходящего теплового потока с поверхности). Тут уже и питание (с аналогом примитивного поиска пищи: где гуще/больше – туда и двигается), и изменение метаболизма, и поведение.
 
И ведь всё это происходит скоординировано и между элементами внутри системы, и между системой и окружающей средой.
 
3.Третий вариант также применим и к простым и сложным системам.
 
Здесь основной упор делает на адаптацию (приспособление, притирку, подлаживание) системы к среде. Опять-таки, про живые организмы не буду говорить, там, вроде, и так всё понятно – чуток косную систему зацеплю.
 
Например, кусок пластилина, деформируясь, сохраняет свою массу и свой объём – то адаптируется к среде (к совокупности средовых воздействий) за счёт пластичности (типа, жертвуя формой, сохраняет массу и объём).
 
И, опять-таки, всё это происходит скоординировано и между элементами внутри системы, и между системой и окружающей средой.
 
Надеюсь, с понятием скоординированность разобрались. Вся эта скоординированность – только наша интерпретация, обозначающая какую-то суть/грань и/или аспект явления.
 
Теперь про основной принцип нахождения нужной реакции.
 
Основной принцип – перебор вариантов.
 
Само собой, тут смотря как на это дело взглянуть. С одной стороны – это конкуренция между вариантами, с другой – это перебор вариантов, а с третьей стороны – это выбор вариантов. И этот принцип лежит в основе ЕО.
 
Причём, этот принцип лежит не только в основе ЕО в биологическом смысле, но в глобальном смысле: любое состояние действительности (Вселенная) – это и есть выбор, как результат эволюции действительности. И ключевой ориентир для такового выбора один – устойчивость (то есть, самосохранение). Если данное состояние действительности устойчиво, то она существует, если нет, то не существует – «всё просто как удар».
 
Ну и напомню, по отдельности (так сказать, изолировано) элементы и/или связи в действительности не изменяются – только все вместе. Отдельное (в отрыве от остальных) изменение в каком-то элементе (или какой-то связи) приводит к немедленному исчезновению данного варианта действительности. Представляете, насколько всё скоординировано? УжОс, прямо-таки...
 
На самом деле, конечно, никакого ужаса – скоординированность, это следствие (и/или непременный атрибут, как угодно можно интерпретировать) всеобщей взаимосвязанности действительности. Кстати, наука начинает всё больше проникаться этой идеей – квантовая теория это дело прекрасно демонстрирует.
 
В других областях и в частных случаях перебор вариантов (конкуренция вариантов) распространены очень широко – здесь и рост/развитие нейросетей в мозге, и рост/развитие нейронной активности (перебор/конкуренция между ощущениями/эмоциями/мыслями/идеями), и обучение иммунной системы организма и т.д.
 
Понятно, что кроме ключевого ориентира может быть множество дополнительных  (вплоть до сиюминутных) ориентиров, действующих, как параллельно (типа, сразу все вместе), так и последовательно (разумеется, и комбинированный вариант тоже имеет место быть). Это дело образно можно представить, как некое/некий сито/фильтр (или с последовательностью сит/фильтров), через которые происходит перебор/отбор/выбор частиц из поступающего потока смеси частиц.
 
В случае мыслями/идеями, на высший уровень сознания всплывают/пробиваются только самые конкурентно успешные ощущения/эмоции/мысли/идеи и уже там подвергаются оценке (обычно с позиции рациональных знаний, воспринятых из социума и из личного опыта).
 
Но, разумеется, это вовсе не означает, что таковые ощущения/эмоции/мысли/идеи не могут оцениваться и на более низких уровнях (особенно это касается ощущений/эмоций/чувств) сознания и перейти в стадию реализации (то есть, начнёт формироваться реакция организма). Про боль (сильное болевое ощущение) или эмоцию (сильные эмоции или чувства), надеюсь, объяснять не надо – они влёгкую обходят всякие там высшие уровни сознания сразу на двигательные/поведенческие алгоритмы/рефлексы.
 
Отдельно следует указать реализацию принципа перебора/отбора/выбора в биологических системах – в популяциях организмов (в колониях (и даже в многоклеточном организме), социальных группах и т.д.).
 
Например, для одноклеточных организмов, в пределах возможностей своего интеллекта одноклеточный организм вполне может выбрать, как ему надо отвечать на воздействие среды. Но спектр воздействий, но которые он может подобрать нужную реакцию, очень ограничен, и если воздействие слишком сильное и быстрое (поступил яд в окружающую среду, исчезла пища, под которую был адаптирован организм и т.д.), то организм погибнет.
 
Другое дело, если таких организмов много, например, колонии (да ещё у них есть возможность размножаться) – тут перебор/отбор/выбор идёт уже на уровне колонии. Так как у организмов в колонии всегда имеются отличия друг от друга (кстати, при каждом акте репликации, возникают отличия), то и на такое слишком сильное и быстрое воздействие среды (прямо-таки, как «удар судьбы») одноклеточные организмы отреагируют по-разному.
 
Может так случится, что для некоторых такой «удар судьбы» окажется не смертельным – то есть, первый фильтр они проскочат. А затем пойдёт конкуренция за лучшую приспособленность к изменившимся условиям (это уже следующие пакеты фильтров) – при каждом акте репликации будут возникать изменения и, соответственно, появляется возможность отбора/выбора подходящих. Причём, для колонии в целом доступен и ГПГ, что существенно расширяет возможности интеллекта колонии.
 
Обратите внимание, перебором/отбором/выбором вариантов занимается не только каждый одноклеточный организм на своём уровне, но и вся колония в целом – при актах репликации и при ГПГ. Вдумайтесь – задействован интеллект колонии, а не только клетки.
 
В такой ситуации очень важным становиться умение выделять (и различать), чей интеллект был задействован – отдельного одноклеточного организма и/или колонии одноклеточных организмов. Это к вопросу о «надавтоматности».
 
Кстати, когда я описывал сценарии возникновения жизни на нашей планете, мне пришлось вводить стадию протоплазменной (бесклеточной) формы жизни, и интеллект такой формы жизни (по сути, включающей весь объём локальной (и периодически, глобальной) гидрогеологической системы) получался на порядки мощнее интеллекта любого современного одноклеточного организма.
 
Возможности по скорости перебора/отбора/выбора такого суперинтеллекта были гораздо (на порядки) выше, чем у клеточной формы жизни (не было непроницаемых границ), возможности по параллельно вести перебор/отбор/выбор были гораздо выше (на порядки).
 
Но цена за такое преимущество оказалась в итоге высока – протоплазменная форма жизни проиграла эволюционную гонку клеточной форме жизни. Клеточные оболочки существенно, ухудшают скорость метаболизма и обмена между разными участками гидрогеологической системы, найденными решениями (типа, клеточные мембраны не способствовали интеграции сигнальных потоков внутри системы, а, наоборот, разобщали), но зато они существенно повышают защищённость и автономность. 

И, важный момент – интеграцию сигнальных потоков зачастую считают важнейшим фактором в возникновении высших когнитивных функций (и высших уровней сознания), с чем я согласен. Я ведь и сам помещаю/локализую «местообитание» высшего уровня сознания туда, где максимальный уровень интеграции сигнальных потоков, воспринимающих/анализирующих и управляющих организмом, как единым целым – в область коры (примерно, в префронтальную зону).
 
Уточняю, гомеостаз (в самой примитивной форме) возник ещё в гидрогеологической системе, как совокупность частично замкнутых/закольцованных сложных химических реакций (эдаких, гиперциклов гиперциклов), воспроизводящих самих себя (разумеется, с небольшими вариациями) в объёме гидрогеологической системы. То есть, именно вся гидрогеологическая система была живой, а не отдельные её части.
 
Ну, а сразу после переноса в протоколонии (по сути, в массивы пены – совокупности множества пузырьков с весьма «дырявыми» (особенно, поначалу) мембранами) данный гомеостаз мог существовать только в объёме всей протоколонии (в отдельной пузырьке его не было, он был единый на всю протоколонию). Это только в процессе эволюции (уже клеточной формы жизни) «гомеостатическое ядро» стало достаточно компактным и могло поместиться в клетку (с этого момента и следует считать возникновение клеточной формы жизни, протоклеточная была только переходным этапом от протоплазменной к клеточной).
 
Забавно получается – суперинтеллект гидрогеологических систем нашёл удачные варианты (включая воспроизведение генетической информации и синтеза белков) и, по сути, создал всю внутриклеточную «машинерию», а потом исчез.
 
Что характерно, данный сценарий снимает вопрос о недостаточности времени на перебор/отбор/выбор подходящего (так сказать, работоспособного варианта) – суперинтеллект на порядки сократил время (на порядки) на подбор работоспособного варианта.
 
То есть, эволюция на стадии протоплазменной формы жизни шла очень быстро (но по геологическим меркам совсем недолго – наступление первичного океана прервало эпоху протоплазменной формы жизни).
 
Важно ещё то, что никто, кроме косной природы не создавал условия возникновения такого суперинтеллекта – сама гидрогеологическая система способствует таковому возникновению. В гидрогеологической системе по вполне естественным причинам на короткое время (по геологическим меркам) создалась колоссальная концентрация сложнейших каскадов химических реакций, которая привела к появлению протоплазменной формы жизни.
 
Да, совсем ненадолго (поскольку была слабо защищена и сильно зависима от внешних условий), но этого хватило, чтобы возникла уже клеточная форма жизни. Это сродни вспышке/взрыву сверхновой, породившей кучу тяжёлых элементов, которые не могут образоваться в товарных количествах при обычном (спокойном, так сказать) горении звёзд. Гидрогеологическая система как раз и создала условия для такой вспышки...
 
Вывод из вышеизложенного может для кого-то показаться странным – основу клеточного интеллекта создал суперинтеллект ещё протоплазменной (бесклеточной) формы жизни, а отшлифовался/оптимизировался таковой клеточный интеллект в процессе эволюции уже клеточной формы жизни. Ну, а первоначальный создатель, как я и говорил, это среда.
 
P.S. Повторю свою идею: протоплазменные формы жизни на поверхностях планет (в определённые периоды эволюции последних) возникают самопроизвольно и часто (правда, они существуют недолго (миллионы лет) и быстро погибают), но редко какая из таких форм породит клеточную форму жизни. По-настоящему клеточная жизнь во Вселенной относительно нечастое явление, хотя срок её существования достаточно длительный (миллиарды лет). Эукариоты и в целом многоклеточная жизнь ещё более редкое явление. А уж технологические цивилизации – это совсем редкое явление.
 
Но всё это без учёта возможной панспермии и целенаправленного освоения технологическими цивилизациями космоса. Тут вероятность появления жизни (кроме протоплазменной формы жизни, она привязана к месту зарождения, да и появляется легко и самопроизвольно) на планетах, скорее всего, повышается, и, возможно, для отдельных категорий небесных тел, очень сильно (например, земная жизнь запросто может оказаться на каких-то телах нашей солнечной системы).

АrefievPV

Цитата: АrefievPV от декабря 08, 2022, 07:58:034.Про путаницу ИР (искусственный разум) и ИИ (искусственный интеллект) даже не говорю – умудряются требовать от системы ИИ способностей системы ИР. Наверное, думают, что если наделить систему ИИ развитым сознанием или самосознанием, то она внезапно превратится в систему ИР. С какого перепугу-то? Разве в систему ИИ вложили функцию самосохранения?
 
Интеллект системы – это только вычислительный функционал системы, а разум системы – это способность системы реализовать стремление к самосохранению средствами интеллекта.
 
По сути, интеллект – это слуга самосохранения (слуга гомеостаза). И в живых системах, интеллект только слуга инстинкта. И в частных случаях (на службе у вторичных/третичных и т.д. инстинктивных программ), и в общем случае (на службе у главного инстинкта всего живого – жить (оно же, стремление к самосохранению)).
 
Кстати, эмоциональный интеллект, это тоже вычислительный функционал, только первичный, по отношению к рациональному интеллекту. То есть, можно сказать, что рациональный интеллект является, в своём роде, тоже слугой эмоционального интеллекта.
 
Мы и своему опыту это частенько замечаем – желания/хотения (которые никак не могут контролироваться рационально, так как они продукт работы эмоционального интеллекта) рациональный интеллект очень хорошо только объясняет/оправдывает, а не создаёт.
 
Мало того, все эмоции/чувства создаются/генерируются именно эмоциональным интеллектом из дискомфортов/потребностей, а не рациональным интеллектом.
 
А сами дискомфорты/потребности являются продуктом инстинктов (как основного, так и всех производных инстинктов разных порядков от основного), и эмоциональный интеллект их только оценивает.
 
В свою очередь, и дискомфорты/потребности возникают из ощущений (как неких селективных внутренних реакций и/или направленных потенциалов (стремлений)), которые создаются/генерируются самой основой живой системы – внутренней гомеостатической системой – при нарушении последней.
 
Предлагаю оценить, насколько далеко от «центров принятия решения» расположен  рациональный интеллект в пирамиде управления организмом – слуга слуги слуги. Но люди почему-то считают его главным и автоматически переносят это своё заблуждение, когда пытаются создать систему ИР.
Действительно – рациональный интеллект только исполнитель, а не командир. С какого перепугу его назначили главным, мне решительно непонятно. Конструировать систему ИР при таком подходе – это верх нелепости.

От командира (гомеостаза) до исполнителя (рационального интеллекта) длинная цепочка: нарушение гомеостаза – возникновение направленного потенциала (стремления) – ощущение, дискомфорт, потребность – эмоция, чувство – функции рационального интеллекта.

Закину ещё чуток размышлизмов о том, насколько всё завязано в живой системе на самосохранение (на гомеостаз).

Напомню, что живое само по себе не прогрессирует (нет у него такого стремления) – прогресс живого является только следствием (побочным эффектом) усложнения среды обитания.

У живого в основе только стремление к самосохранению, и при этом не важно, каким способом это будет реализовано – путём прогресса (путём функционального усложнения) или путём регресса (путём функционального упрощения).

Основное (базовое) стремление живого – это стремление к самосохранению. Все остальные стремления живого являются производными стремления живого к самосохранению.

В свою очередь, само стремление к самосохранению есть производное нарушения гомеостаза. Нарушается (типа, деформируется) гомеостаз, возникают напряжения, направленные на восстановления целостности (типа, на восстановление прежней формы) гомеостаза. Вот совокупность таких напряжений (как потенциалов), направленных на восстановление гомеостаза, это и есть стремление к самосохранению.

Стремление к размножению, включает функционал, который является способом реализации воспроизводства своей структуры. Ведь структура живого (нашего типа) весьма подвержена разрушающим факторам среды обитания (может погибнуть, стареет и т.д.). И противостоять деструкции (старению, смерти) своей структуры можно двояко: простым воспроизводством (простой репликацией) структуры и расширенным воспроизводством (расширенной репликацией) структуры. Расширенное воспроизводство (расширенная репликация) своей структуры, это и есть размножение.

Воспроизводство (репликация) структуры позволяет сохранить свою структуру – типа, оригинал испортился или разрушился, но реплика-то осталась (главное, чтобы среда успела с оригинала снять копию и сформировать реплику). По сути, репликация – это просто способ/тактика/стратегия самосохранения.

Расширенное воспроизводство (расширенная репликация) имеет свои плюсы (но есть и минусы – например, повышенный расход ресурсов) – если имеется множество реплик структуры живой системы, то у такой структуры шансов выжить больше (возможно, хоть какая-нибудь реплика да останется).

Отдельный вопрос – почему реплики отличаются от оригинала (то есть, воспроизводство происходит не точно)? Причина проста – потому что среда обитания постоянно меняется.

Если среда обитания постоянно меняется, то точное воспроизводство не гарантирует выживание реплики. Но и неточное воспроизводство тоже не гарантирует выживание реплики (точно угадать, как изменится среда обитания, невозможно). Остаётся только перейти на расширенное неточное воспроизводство (что мы и наблюдаем в живой природе) – неточных реплик много, возможно, хоть какая-то из них окажется более-менее подходящей под изменившиеся условия среды обитания.

Стремление к познанию (в широком смысле) не стоит приравнивать к стремлению к прогрессу, это всего лишь полезный для выживания направленный потенциал. Данный потенциал способствует и/или стимулирует (или прямо диктует) включение соответствующего функционала по разведке среды обитания на предмет полезности/вредности и опасности/безопасности находящегося вокруг.

Ориентировочный рефлекс, любопытство, любознательность, тяга к познанию и т.д. – в основе всех этих проявлений лежит одно и то же стремление к познанию (просто на разных уровнях оно проявляется по-разному). Как уже сказал выше, этот функционал способствует выживанию путём обследования среды обитания, что позволяет не только выявить опасности и полезности в настоящем времени, но и при наличии соответствующего вычислительного функционала (интеллекта) спрогнозировать опасности и полезности, могущие возникнуть в будущем.

А стремление общества к прогрессу (или стремление индивидуума к саморазвитию) является всего лишь производной вышеуказанного стремления к познанию. И логика тут простая: если лучше развит функционал познания, то, при прочих равных, можно эффективнее познавать. Следовательно, развивать данный функционал полезно (это способствует выживанию). 

Про функционал сложных живых систем. С простыми системами более понятно – он у них врождённый (хотя ГПГ у простейших может сформировать новый функционал и в течение жизни).

Функционал сложных живых систем формируется в течение жизни (у многих видов – только в период онтогенеза), на фоне многочисленных средовых воздействий. Соответственно, некоторые функции могут сформироваться неправильно и при включении начать работать против самосохранения особи – либо на сохранение социума (что приемлемо и достаточно распространено), либо на разрушение и особи, и социума.

Причины такого понятны – в период формирования функции среда обитания оказывает воздействия, которые могут привести к формированию искажённого функционала (даже при нормальной работе генома). И это касается даже врождённого функционала – он ведь тоже формируется в условиях средовых воздействий. Подверженность функционала искажениям зависит от количества посредников (промежуточных этапов развития организма) – то есть, чем больше посредников между генами и конечным функционалом, тем выше шанс искажения.
 
Кстати, у социальных (а у эусоциальных это уже «прописано» в генах) видов само социальное окружение формирует этот функционал в пользу социума, и такой функционал уже некорректно обзывать искажённым (по сути, этот функционал работает на самосохранение социума). Причём, такое реализуется на всех уровнях. Например, в многоклеточном организме у клеток уже имеется врождённый (и приобретённый – например, у клеток иммунной системы) функционал, который работает на самосохранения многоклеточного организма, а не на самосохранение самой клетки.

АrefievPV

Продублирую сюда (дабы мыслишка не затерялась в недрах форума):
Цитата: АrefievPV от января 15, 2023, 08:13:55Вообще-то, упорядочивание, при прочих равных, это всегда упрощение. И, конечно, более сложное может породить более простое. А в рамках одной системы, в ней может организоваться подсистема/элемент (а затем, усложнится и/или упорядочится), но только за счёт самой системы – то есть, подсистема организуется, возникает, усложняется, упорядочивается системой.

Аналогично и во всех остальных случаях (когда роль системы играет среда) – любая система организуется, возникает, усложняется, упорядочивается средой. Все системы в нашей Вселенной являются, так сказать, подсистемами/элементами её, и именно она (Вселенная) организует, создаёт, усложняет, упорядочивает их (системы/элементы).

И ещё. Говорить о САМОрганизации открытой системы, подразумевая при этот только лишь внутренние причины в самой системе, некорректно – благодаря открытости системы (постоянному обмену со средой веществом и энергией), причина может быть: как вне системы, так и внутри системы. Почему же тогда постулируется только внутренняя причина? А может причина была вне? Как определили? Волевым решением? Или это просто удобное объяснение, маскирующее наше незнание?

Вот если бы система была полностью закрытой и начала бы усложняться и упорядочиваться, то это была бы однозначная САМОорганизация (ведь любые внешние причины были бы исключены и остались бы только внутренние). А ещё круче было бы, если бы такая закрытая система вдруг возникла сама по себе (как чёртик из коробочки) – произошло бы эдакое эталонное САМОзарождение.

Но ведь такое (САМОорганизацию и САМОзарождение полностью закрытых систем) мы не наблюдем, тогда о какой САМОорганизации идёт речь? Всё всегда организуется извне (зачастую с лагом по времени) – причина всегда лежит вне (даже банальный довод – прошлое ведь лежит вне (до) настоящего, верно?).

На мой взгляд, не стоит понимать под явлением организации САМОорганизацию.

АrefievPV

Немного дополню.

Наблюдатель любого уровня – это локальное и актуальное отражение действительности. В физическом смысле, данное отражение представляет собой систему отсчёта (на базовом уровне эта система отсчёта неразделима (по сути, одно и то же) от системы взаимодействия). В системе отсчёта наблюдателя уровнем выше базового отражается среда дискретно, частями, кусками и т.д. (на базовом уровне отражается только неразделяемая часть).

Разумеется, система отсчёта наблюдателя включает в себя не только некую систему координат (с какой-то разметкой и градацией по осям), но и правила/алгоритмы, по которым происходят изменения в данной системе отсчёта с отражёнными в ней объектами. 

Чем выше уровень наблюдателя (а уровень наблюдателя формируется из наблюдателей нижележащего уровня в результате интеграции последних в единое целое), тем сложнее его система отсчёта (многомернее координатная сетка, сложнее и взаимосвязаннее правила/алгоритмы изменений отражённых объектов и т.д. и т.п.).

Уровень нашего наблюдателя очень высок – мы не только можем отражать в себе (в своей системе отсчёта) кусок среды целиком, но можем отражать её и по частям (типа, дискретно, «кусочками»). И в нашей системе отсчёта любая система – это, по сути, и есть выделение «кусочка» (в широком смысле) среды.

Наша особенность (локальность и актуальность) и наш уровень определяет и нашу способность к выделению из среды системы – мы выделяем только часть среды (по сути, отражаем эту часть в своей системе отсчёта). Поэтому, всякие там САМОорганизации в выделенной части мы видим (точнее, интерпретируем их наличие) только потому, что исключаем/отбрасываем воздействия остальной среды (которая находится актуально за пределами выделенной части).

Это я ещё не говорю, что и правила/алгоритмы изменений (благодаря которым формируется организация и порядок) определяются нашей системой отсчёта. То есть, эти правила/алгоритмы изменений не в действительности, а в нашей системе отсчёта. Если грубо, то все закономерности, свойства и пр. у нас в голове, а в действительности, вне наших голов, их нет.

Нет никакой САМОорганизации в системе, есть только организация внешними, по отношению к этой системе, воздействиями – то есть, система организуется средой.

Даже понятие адаптация (приспособление, подлаживание, притирание) системы к окружающей среде не совсем корректно понимается – ведь и в этом случае не сама по себе система изменяется, а среда её изменяет. И всякие там обмены системы со средой и сопротивления системы разрушающим воздействиям среды – это только наши интерпретации. Ведь система неотделима, кроме как в нашей системе отсчёта, от среды.

И да, организация – это всегда, при прочих равных, упрощение (хоть для улучшения вывода излишков энергии).

Кстати, стремление к равновесию, покою, минимизации энергии – это стремление к порядку, а стремление к увеличению энтропии, к беспорядку – это уже стремление к хаосу.

И гомеостаз в системе, не только создаётся средой, но поддерживается средой же – тут просто одна часть/область среды организуется другими частями/областями среды. Мало того, остальные части/области вполне могут не только упорядочить или усложнить какую-то область/часть, но и усложнить порядок в этой части/области.

Благодаря расширению Вселенной (и, соответственно, её охлаждению) глобально всё идёт к порядку, хаотизация возможна только локально, в которой, в свою очередь, становится возможен более высокий уровень порядка.

P.S. Нам трудно примирится с тем, что мы (соответственно, и наши системы отсчёта) являемся только лишь отражениями действительности.

Концепция внешней организации, а не САМОорганизации, несмотря на активное продвижение последней её сторонниками, противоречит научным взглядам. Ведь наука причины происходящего в природе возлагает на законы природы, которые вне (как и сама причина, кстати) происходящего. То есть, природа создаёт, законы природы создают, причины создают и т.д. и т.п. – везде внешние факторы. В религии то же самое – там есть Создатель, как внешний фактор.

И не надо бояться вопроса, а что тогда создало саму природу, сами эти законы, сами эти причины и т.д. – для наблюдателя любого уровня это непознаваемо в принципе. Да и ответы на эти вопросы для него не имеют смысла, поскольку он сам является всего лишь отражением, а природа, законы, причины и т.д. являются средой в его системе отсчёта.

А концепция САМОорганизации, несмотря на всю привлекательность для её сторонников, применяемая локально (а не ко всему Миру в целом), вредна. В этой концепции идёт инверсия значимости причин: внешние (например, обмен со средой – то есть, положительные и отрицательные воздействия окружающей среды) объявляются несущественными, а внутренние, наоборот, объявляются существенными (даже в самом слове это отражено – САМОорганизация).

АrefievPV

Дабы не забылась мыслишка (о подобии абсолютного порядка и абсолютного хаоса).

Цитата: АrefievPV от декабря 20, 2022, 09:40:46Немного о том, как связаны тепло и порядок, я попытался пояснить здесь:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg263085.html#msg263085
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg263196.html#msg263196
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg263276.html#msg263276
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg263282.html#msg263282

Упорядоченность в системе возникает при её остывании (остывании, в широком смысле). Иначе говоря, при остывании количество связей уменьшается – то есть, формируется та или иная упорядоченность. Понятно, что тип/вид упорядоченности (так сказать, алгоритм порядка) будет зависеть от средового контекста (от фона) и от действующих факторов среды в период остывания.

Кстати, этот момент (от чего именно зависит формирующийся порядок в системе) довольно-таки труден для понимания, хотя в нём как раз и раскрывается роль среды в организации системы.

Сценарий исчезновения связей в системе прост. Так как, любая связь – это взаимодействие (то есть, прямое действие + обратное действие (или, акция + реакция)), то исчезновение даже обратного действия (исчезновение ответа, исчезновение реакции) неизбежно приводит к исчезновению связи в системе (связь «уйдёт» на расширение пространства-времени (сообщение 3188, ссылка на него идёт первой в цитате)).

Разумеется, взаимодействие происходит не обязательно по прямой (такую связь привычно обозначают отрезком прямой линии, соединяющим две взаимодействующие сущности). Взаимодействие может быть сразу во многих измерениях (двумерным, объёмным и т.д.), действующим на разные свойства/качества и параметры взаимодействующих сторон (передача крутящего момента, передача сдвига, передача импульса, передача момента импульса и т.д. и т.п.). Само собой, взаимодействие не сводится только лишь к механике – в разных типах/видах взаимодействий всегда можно подобрать аналоги с учётом специфики, разумеется (например, момент количества движения, как аналогия спина).

Уменьшение количества связей проявляется: и как уменьшение интенсивности взаимодействия, и как уменьшения разнообразия типов/видов взаимодействий.

Кстати, полный порядок (который ещё можно обозвать порядком) будет характеризоваться единственной связью единственного типа/вида, которую можно полностью описать конечным алгоритмом. А вот абсолютный порядок описать невозможно – в нём вообще нет связей (нечего описывать). И в этом плане абсолютный порядок подобен абсолютному хаосу с бесконечным количеством связей, которые невозможно полностью описать никакими конечными алгоритмами.

Мы обитаем в мире, который находится в состоянии далёком и от абсолютного (и даже, от полного) порядка, и от абсолютного хаоса. Однако наш мир (состояние нашего мира) постепенно эволюционирует к порядку – наша Вселенная расширяется и остывает.

АrefievPV

Просто о сложном: принцип неопределенности и другие парадоксы квантовой физики
https://www.techinsider.ru/science/5461-kvantovaya-sutra-fiziki-i-kliriki/
Цитировать«Если спросят, постоянно ли его положение, нужно сказать «нет», если спросят, меняется ли оно со временем, нужно сказать «нет». Если спросят, неподвижен ли он, нужно сказать «нет», если спросят, движется ли он, нужно сказать "нет"»

Парадоксы квантовой механики весьма трудны для восприятия, похожи на мистические откровения, и эти слова Роберта Оппенгеймера о поведении электрона вполне могли быть сказаны Лао Цзы за две с половиной тысячи лет до появления современной физики.

Введение. Принципиальная сложность понимания квантовой теории

Сложно представить, как выглядела бы наша цивилизация без классической физики и математики. Понятия об абсолютной «объективной реальности, существующей независимо от нашего сознания», о трехмерном евклидовом пространстве и равномерно текущем времени настолько глубоко укоренились в сознании, что мы не замечаем их

А главное, отказываемся замечать, что принципы классической физики применимы лишь в некоторых рутинных ситуациях и для объяснения устройства Вселенной оказываются попросту неверны.

Хотя нечто подобное уже столетия назад высказывалось восточными философами и мистиками, в западной науке впервые об этом заговорил Эйнштейн. Это была революция, которую наше сознание не приняло. Со снисходительностью мы повторяем: «все относительно», «время и пространство едины», — всегда держа в уме, что это допущение, научная абстракция, имеющая мало общего с нашей привычной устойчивой действительностью. На самом же деле как раз наши представления слабо соотносятся с действительностью — удивительной и невероятной.

После того как в общих чертах было открыто строение атома и предложена его «планетарная» модель, ученые столкнулись со множеством парадоксов, для объяснения которых появился целый раздел физики — квантовая механика. Она быстро развивалась и далеко продвинулась в объяснении Вселенной. Но объяснения эти настолько сложны для восприятия, что до сих пор мало кто может осознать их хотя бы в общих чертах.

Действительно, большинство достижений квантовой механики сопровождаются настолько сложным математическим аппаратом, что он попросту не переводится ни на один из человеческих языков. Это является одной из проблем квантовой физики в целом. Математика, как и музыка, предмет крайне абстрактный, и над адекватным выражением смысла, к примеру, свертывания функций или многомерных рядов Фурье ученые бьются до сих пор. Язык математики строг, но мало соотносится с нашим непосредственным восприятием.

Кроме того, Эйнштейн математически показал, что наши понятия времени и пространства иллюзорны. В действительности пространство и время нераздельны и образуют единый четырехмерный континуум. Представить его вряд ли возможно, ведь мы привыкли иметь дело только с тремя измерениями.

Планетарная теория. Волна или частица

До конца XIX века атомы считались неделимыми «элементами». Открытие радиации позволило Резерфорду проникнуть под «оболочку» атома и сформулировать планетарную теорию его строения: основная масса атома сосредоточена в ядре. Положительный заряд ядра компенсируется отрицательно заряженными электронами, размеры которых настолько малы, что их массой можно пренебречь. Электроны вращаются вокруг ядра по орбитам, подобно вращению планет вокруг Солнца. Эта теория классической физики весьма красивая, но она имеет ряд парадоксов.

Во-первых, почему отрицательно заряженные электроны не «падают» на положительное ядро? Во-вторых, в природе атомы сталкиваются миллионы раз в секунду, что ничуть не вредит им — чем объяснить удивительную прочность всей системы? Говоря словами одного из «отцов» квантовой механики Гейзенберга, «никакая планетная система, которая подчиняется законам механики Ньютона, никогда после столкновения с другой подобной системой не возвратится в свое исходное состояние». Кроме того, размеры ядра, в котором собрана практически вся масса, в сравнении с целым атомом чрезвычайно малы. Можно сказать, что атом — пустота, в которой с бешеной скоростью вращаются электроны. При этом такой «пустой» атом предстает как весьма твердая частица. Объяснение этому явлению выходит за рамки классического понимания. На самом деле на субатомном уровне скорость частицы возрастает тем больше, чем больше ограничивается пространство, в котором она движется. Так что чем ближе электрон притягивается к ядру, тем быстрее он движется и тем больше отталкивается от него. Скорость движения настолько велика, что «со стороны» атом «выглядит твердым», как выглядят диском лопасти вращающегося вентилятора.

Данные, плохо укладывающиеся в рамки классического подхода — парадоксы квантовой физики -  появились задолго до Эйнштейна. Впервые подобная «дуэль» состоялась между Ньютоном и Гюйгенсом, которые пытались объяснить свойства света. Ньютон утверждал, что это поток частиц, Гюйгенс считал свет волной. В рамках классической физики примирить их позиции невозможно. Ведь для нее волна — это передающееся возбуждение частиц среды, понятие, применимое лишь для множества объектов. Ни одна из свободных частиц не может перемещаться по волнообразной траектории. Но вот в глубоком вакууме движется электрон, и его перемещения описываются законами движения волн. Что здесь возбуждается, если нет никакой среды? Квантовая физика предлагает соломоново решение: свет является одновременно и частицей, и волной.

Вероятностные электронные облака. Строение ядра и ядерные частицы

Постепенно становилось все более ясно: вращение электронов по орбитам вокруг ядра атома совершенно не похоже на вращение планет вокруг звезды. Обладая волновой природой, электроны описываются в терминах вероятности. Мы не можем сказать об электроне, что он находится в такой-то точке пространства, мы можем только описать примерно, в каких областях он может находиться и с какой вероятностью. Вокруг ядра электроны формируют «облака» таких вероятностей от простейшей шарообразной до весьма причудливых форм, похожих на фотографии привидений.

Но тот, кто хочет окончательно понять устройство атома, должен обратиться к его основе, к строению ядра. Составляющие его крупные элементарные частицы — положительно заряженные протоны и нейтральные нейтроны — также обладают квантовой природой, а значит, движутся тем быстрее, чем в меньший объем они заключены. Поскольку размеры ядра чрезвычайно малы даже в сравнении с атомом, эти элементарные частицы носятся со вполне приличными скоростями, близкими к скорости света. Для окончательного объяснения их строения и поведения нам понадобится «скрестить» квантовую теорию с теорией относительности. К сожалению, есть одна проблема - такая теория до сих пор не создана и нам придется ограничиться несколькими общепринятыми моделями.

Теория относительности показала (а проведенные эксперименты доказали), что масса является лишь одной из форм энергии. Энергия — величина динамическая, связанная с процессами или работой. Поэтому элементарную частицу следует воспринимать как вероятностную динамическую функцию, как взаимодействия, связанные с непрерывным превращением энергии. Это дает неожиданный ответ на вопрос, насколько элементарны элементарные частицы, можно ли разделить их на «еще более простые» блоки. Если разогнать две частицы в ускорителе, и затем столкнуть, мы получим не две, а три частицы, причем совершенно одинаковые. Третья просто возникнет из энергии их столкновения — таким образом, они и разделятся, и не разделятся одновременно!

Участник вместо наблюдателя

В мире, где понятия пустого пространства, изолированной материи теряют смысл, частица описывается только через ее взаимодействия. Для того чтобы сказать что-то о ней, нам придется «вырвать» ее из первоначальных взаимодействий и, подготовив, подвергнуть другому взаимодействию — измерению. Так что мы меряем в итоге? И насколько правомерны наши измерения вообще, если наше вмешательство меняет взаимодействия, в которых участвует частица, — а значит, меняет и ее саму

В современной физике элементарных частиц все больше нареканий вызывает... сама фигура ученого-наблюдателя. Правомернее было бы называть его «участником» или «наблюдателем». Отсюда и название явления, о котором мы будем говорить дальше — «Эффект наблюдателя» или «Парадокс наблюдателя» в квантовой физике.

Наблюдатель-участник необходим не только для измерения свойств субатомной частицы, но и для того, чтобы определить эти самые свойства, ведь и о них можно говорить лишь в контексте взаимодействия с наблюдателем. Стоит ему выбрать способ, каким он будет проводить измерения, и в зависимости от этого реализуются возможные свойства частицы. Стоит сменить наблюдающую систему, и свойства наблюдаемого объекта также изменятся — парадокс квантовой физики.

Этот важный момент раскрывает глубинное единство всех вещей и явлений. Сами частицы, непрерывно переходя одна в другую и в иные формы энергии, не имеют постоянных или точных характеристик — эти характеристики зависят от способа, каким мы решили их видеть. Если понадобится измерить одно свойство частицы, другое непременно изменится. Такое ограничение не связано с несовершенством приборов или другими вполне исправимыми вещами. Это характеристика действительности. Попробуйте точно измерить положение частицы, и вы ничего не сможете сказать о направлении и скорости ее движения — просто потому, что у нее их не будет. Опишите точно движение частицы — вы не найдете ее в пространстве. Так современная физика ставит перед нами проблемы уже совершенно метафизического свойства.

Принцип неопределенности. Место или импульс, энергия или время

Мы уже говорили, что разговор о субатомных частицах нельзя вести в привычных нам точных терминах, в квантовом мире нам остается лишь вероятность — это, можно сказать, один из принципов квантовой физики. Это, конечно, не та вероятность, о которой говорят, делая ставки на скачках, а фундаментальное свойство элементарных частиц. Они не то чтобы существуют, но скорее — могут существовать. Они не то чтобы обладают характеристиками, а скорее — могут ими обладать. Научно выражаясь, частица является динамической вероятностной схемой, и все ее свойства находятся в постоянном подвижном равновесии, балансируют, как Инь и Ян на древнем китайском символе тайцзи. Недаром нобелевский лауреат Нильс Бор, возведенный в дворянское звание, для своего герба выбрал именно этот знак и девиз: «Противоположности дополняют друг друга». 

Математически распределение вероятности представляет собой неравномерные волновые колебания. Чем больше амплитуда волны в определенном месте, тем выше вероятность существования частицы в нем. При этом длина ее непостоянна — расстояния между соседними гребнями неодинаковы, и чем выше амплитуда волны, тем сильнее разница между ними. В то время как амплитуда соответствует положению частицы в пространстве, длина волны связана с импульсом частицы, то есть с направлением и скоростью ее движения. Чем больше амплитуда (чем точнее можно локализовать частицу в пространстве), тем более неопределенной становится длина волны (тем меньше можно сказать об импульсе частицы). Если мы сможем установить положение частицы с предельной точностью, у нее вообще не будет никакого определенного импульса.

Это фундаментальное свойство математически выводится из свойств волны и называется принципом неопределенности квантовой физики. Принцип касается и других характеристик элементарных частиц. Еще одна такая взаимосвязанная пара — это энергия и время протекания квантовых процессов. Чем быстрее проходит процесс, тем более неопределенно количество энергии, задействованной в нем, и наоборот — точно охарактеризовать энергию можно только для процесса достаточной продолжительности.

Итак, мы поняли: о частице нельзя сказать ничего определенного. Она движется туда, или не туда, а верней, ни туда и ни сюда. Ее характеристики такие или сякие, а точнее — и не такие, и не сякие. Она находится здесь, но может быть и там, а может и не быть нигде. Так существует ли она вообще?

P.S. Напомню формулировку, которой я придерживаюсь: критерием существования является наличие взаимодействия.

АrefievPV

Как сделать настоящую голограмму?


ЦитироватьМожно ли создать голограмму, как в Звездных войнах, в реальности? Почему настоящие голограммы выглядят иначе? Как удается записать трехмерное изображение на двухмерном носителе?

В этом выпуске мы ответим на все эти вопросы, и, самое главное, займемся DIY и разберемся, как сделать голограмму у себя дома!

ТАЙМКОДЫ:
0:00 Фантастические голограммы от BASE Hologram.
1:09 Intro.
2:31 Профессия Python-разработчик с трудоустройством.
4:34 Технологии создания объемного изображения.
5:36 Акустическая левитация.
6:03 Лазерная ловушка.
6:47 HoloVect.
7:22 Лазерно-индуцированный пробой.
8:37 Voxon VX1.
9:06 Многоракурсные объемные дисплеи.
9:39 Призрак Пеппера.
10:03 VR, AR, HoloLamp.
10:23 Настоящие голограммы.
11:00 Как устроены настоящие голограммы?
11:52 Голография VS Фотография.
12:42 Интерференция, принцип работы голограмм.
14:05 Тонкости и детали.
14:25 Светочувствительные пластинки.
15:04 Свет.
15:44 Объекты для съемки.
16:18 Виброизоляция.
17:00 Проявитель и фиксаж.
17:33 Запись голограммы DIY по схеме Денисюка.
17:51 Подготовка схемы.
19:08 Запись голограммы.
19:30 Проявка.
20:17 Просмотр голограммы.
21:40 Новый конструктор "Голограмма".
22:40 Голографическая память.
23:21 Радужные голограммы.
23:56 Голографическая интерферометрия.
24:19 Цифровая голографическая микроскопия.
25:06 Акустическая голография.
25:25 Рентген голография.
25:52 Голографический принцип.
26:04 Outro.

АrefievPV

Закину в коллекцию (как любопытную идею).

Ретропричинность: как квантовый мир может изменять привычные нам законы физики
https://www.techinsider.ru/science/1584741-retroprichinnost-kak-kvantovyi-mir-mojet-izmenyat-privychnye-nam-zakony-fiziki/
Физики предложили смелую теорию ретропричинности — концепции, позволяющей будущему влиять на прошлое, не нарушая при этом логику мироздания.
ЦитироватьВ 2022 году Нобелевская премия по физике была присуждена за экспериментальную работу, показывающую, что квантовый мир должен разрушить некоторые из наших фундаментальных представлений о том, как устроена Вселенная.

Одни смотрят на эти эксперименты и приходят к выводу, что они бросают вызов «локальности» — концепции, согласно которой удаленным объектам для взаимодействия необходим физический посредник. И действительно, таинственная связь между удаленными друг от друга частицами может быть одним из способов объяснить эти экспериментальные результаты.

Другие вместо этого думают, что эксперименты бросают вызов «реализму» — концепции того, что в основе нашего опыта лежит объективное положение дел. В конце концов, эксперименты трудно объяснить только в том случае, если наши измерения соответствуют реальным величинам.

Но что, если оба подхода можно сохранить за счет третьего варианта?

Все больше экспертов считает, что мы должны отказаться от предположения, что нынешние действия не могут повлиять на прошлые события. Этот вариант, называемый «ретропричинностью», претендует на спасение как локальности, так и реализма.

Причинность

Что вообще такое причинно-следственная связь? Начнем с общеизвестной строчки: «корреляция — это не причинно-следственная связь». Некоторые корреляции являются причинно-следственными, но не все. Но в чем разница?

Рассмотрим два примера. Первый: существует корреляция между стрелкой барометра и погодой – вот почему мы узнаем о погоде, глядя на барометр. Но никто при этом всерьез не думает, что стрелка барометра сама вызывает погоду.

Второй: употребление крепкого кофе коррелирует с учащением пульса. Здесь кажется правильным сказать, что первое вызывает второе.

Разница в том, что если мы «покачаем» стрелкой барометра, то не изменим погоду. Погода и стрелка барометра контролируются третьей вещью, атмосферным давлением — вот почему они коррелируют. Когда мы сами управляем стрелкой, мы разрываем связь с давлением воздуха, и корреляция исчезает.

Но если мы вмешаемся в процесс употребления кофе, то также изменим и частоту сердечных сокращений. Причинно-следственные корреляции — это те, которые остаются в силе, когда мы меняем одну из переменных.

В наши дни наука поиска этих надежных корреляций называется «причинным открытием». Это громкое название для простой идеи: выяснить, что еще меняется, когда мы перемещаем вещи вокруг себя.

В обычной жизни мы обычно считаем само собой разумеющимся, что последствия действия проявятся позже, чем само действие. Это настолько естественное предположение, что мы не замечаем, как делаем его. Но в научном методе этот критерий отсутствует, и поэтому фантасты так любят игры с причинностью. Точно так же в некоторых религиях мы молимся о том, чтобы наши близкие оказались среди выживших, скажем, после вчерашнего кораблекрушения.

Мы воображаем, что то, что мы делаем сейчас, может повлиять на что-то в прошлом. Это и есть ретропричинность.

Квантовая ретропричинность

Квантовая угроза локальности (то, что удаленным объектам для взаимодействия необходим физический посредник) проистекает из аргумента физика из Северной Ирландии Джона Белла, высказанного в 1960-х годах.

Белл рассмотрел эксперименты, в которых два гипотетических физика, Алиса и Боб, получают частицы из общего источника. Каждый выбирает одну из нескольких настроек измерения, а затем записывает результат измерения. Повторяясь много раз, эксперимент генерирует список результатов.

Белл понял, что квантовая механика предсказывает, что в этих данных будут странные корреляции (теперь подтвержденные). Казалось, они подразумевают, что выбор Алисы оказывает тонкое «нелокальное» влияние на результат Боба, и наоборот, даже несмотря на то, что Алиса и Боб могут быть разделены световыми годами.

Говорят, что аргумент Белла представляет угрозу специальной теории относительности Альберта Эйнштейна, которая является неотъемлемой частью современной физики. Но это потому, что Белл предположил, будто квантовые частицы не знают, с какими измерениями они столкнутся в будущем. Ретропричинные модели предполагают, что выбор измерений Алисы и Боба влияет на частицы обратно в источнике. Это может объяснить странные корреляции, не нарушая специальной теории относительности. Однако ретропричинность часто путают с другой точкой зрения, называемой «супердетерминизмом».

Супердетерминизм

Супердетерминизм согласуется с ретропричинностью в том, что выбор измерения и основные свойства частиц каким-то образом коррелируют.

Но супердетерминизм трактует это как корреляцию между погодой и стрелкой барометра. Предполагается, что существует некая таинственная третья вещь — «супердетерминант», — который контролирует и коррелирует как наш выбор, так и частицы, подобно тому, как атмосферное давление контролирует и погоду, и барометр.

Таким образом, супердетерминизм отрицает, что выбор измерений — это то, что мы можем изменять по своему желанию, для сторонников этой концепции все они предопределены. Свободные колебания нарушили бы корреляцию, как и в случае с барометром.

Критики возражают, что таким образом супердетерминизм подрывает основные предположения, необходимые для проведения научных экспериментов. Они также говорят, что это означает отрицание свободы воли, потому что что-то контролирует и выбор измерения, и частицы.

АrefievPV

Самые хардкорные парадоксы квантовой физики!


ЦитироватьКвантовая физика полна странных и загадочных вещей: кот Шредингера, который ни жив, ни мертв, частицы, одновременно являющиеся волнами, параллельные миры, мгновенные скачки электронов в атомах, случайности, вероятности, и многое другое!

Все это основы квантовой физики, и хоть это и сложно, разобраться в них реально. Но даже в таком случае останутся настолько противоречивые мысленные эксперименты и концепции, что даже маститым физикам понадобились десятилетия, чтобы разобраться в их парадоксальной природе. В этом выпуске как раз поговорим о самых хардкорных парадоксах квантовой теории, которые изменили представление физиков об устройстве мира!

ТАЙМКОДЫ
0:00 Парадокс трех поляризаторов.
3:10 Intro.
4:15 Важнейшие профессии в современном мире.
6:18 Ультрафиолетовая катастрофа.
10:46 Фотонный ящик Эйнштейна.
14:03 ЭПР-парадокс.
21:03 Друг Вигнера.
24:46 Outro.

АrefievPV

В копилку (весьма интересно и информативно):

Двухэтажное торнадо
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436703/Dvukhetazhnoe_tornado
ЦитироватьВихревое «домино»

Теперь остановимся подробнее на эффекте вихревого «домино» — одновременном возникновении приосевых АЦ-ячеек и обращении осевой скорости около центра как верхней, так и нижней жидкости. В верхней жидкости ЦЦ переносит угловой момент от вращающейся крышки вниз вдоль боковой стенки и потом к оси у поверхности раздела. В нижней жидкости ЦЦ переносит угловой момент от вращающейся верхней жидкости вниз вдоль боковой стенки и потом к оси у дна. В обеих жидкостях сходящееся движение вызывает «эффект балерины» — увеличение угловой скорости при приближении к оси. Образно говоря, в обеих жидкостях формируется торнадоподобная закрученная струя, а все течение принимает структуру миниатюрного двухэтажного торнадо (рис. 8 ).


Рис. 8. Двухэтажное торнадо в лабораторной вихревой установке (а); треки жидких частиц (б); структура меридионального течения согласно эксперименту (в) и численному расчету (г)

На оси вихря давление меньше, чем на периферии (чтобы сбалансировать центробежную силу), поэтому усиление вращения приводит к возникновению зон пониженного давления вблизи пересечения оси с дном (в нижней жидкости) и с поверхностью раздела (в верхней жидкости). Низкое давление в этих зонах подсасывает окружающую жидкость и тем самым уменьшает и частично обращает скорость на оси. В результате около центров обеих жидкостей образуются АЦ-ячейки, т. е. происходит двойной РВ и возникает структура вихревого «домино».

Таким образом, в проведенном нами исследовании обнаружены следующие новые явления: скольжение на поверхности раздела, двухэтажное торнадо и двойной распад вихря, формирующий вихревое «домино».

P.S. Всё тащить сюда не стал (статья большая, можно по ссылке пройти и прочитать), только одну цитату с рисунком закинул в тему.

АrefievPV

Эксперимент с двумя щелями развернули во временную область
https://nplus1.ru/news/2023/04/03/double-slit-in-time
Заодно физики поняли, как точнее измерять оптический отклик среды
ЦитироватьФизики экспериментально продемонстрировали двухщелевую интерференцию светового импульса во временной области. В этом опыте роли двух щелей играли два пика в зависимости отражательной способности зеркала на основе оксида индия-олова от времени, инициированные двумя импульсами накачки. Работа авторов не только подтвердила принципиальную возможность интерференции во временной области, но и показала, что этот эксперимент позволяет рекордно точно измерять время нелинейного отклика среды на оптическую накачку. Исследование опубликовано в Nature Physics.

В начале XX века Эйнштейн показал, что пространство и время равноправны и связаны в четырехмерный континуум. Вместе с тем первые успехи квантовой механики касались преимущественно стационарных состояний физических систем, то есть таких, чья динамика тривиальна. Даже первая версия динамического уравнения — уравнение Шрёдингера — была нерелятивистской и выделяла время в отдельную сущность, а зависящие от времени задачи физики решали, раскладывая искомую волновую функцию по состояниям с определенной энергией.

Основной причиной такого положения дел можно считать больше значение скорости света в привычных человеку системах единиц. Один метр пространства при лоренц-преобразовании эквивалентен примерно 3,3 наносекунды на временной шкале. Такая разница масштабов обусловила то, что в большинстве феноменов, таких, как интерференция или дифракция, время традиционно не играет особой роли.

Сегодня ситуация меняется благодаря тому, что у физиков появляются приборы и материалы, способные помочь исследовать временные аналоги множества известных феноменов. Мы уже рассказывали о таких явлениях, как кристаллы времени (аналог обычных кристаллов) или фотонные временные кристаллы (аналог фотонных кристаллов). Интересны также исследования рефракции во временной области в материалах с близким к нулю показателем преломления.

Физики из Англии, Германии и США под руководством Джона Пендри (John Pendry) и Риккардо Сапиенца (Riccardo Sapienza) из Имперского колледжа Лондона решили развить эту тему. Они задались вопросом, как будет вести себя плоская световая волна, если подвергнуть ее двухщелевой интерференции во временной области?

Двухщелевой опыт играет важную роль в концептуализации идей классической и квантовой физики. В изначальном варианте его провел Юнг, направляя световые волны на преграду с двумя щелями и наблюдая интерференционную картинку на экране. Фейнман использовал мысленный аналог этого эксперимента с электроном, чтобы проиллюстрировать идею квантовой интерференции. Дословная реализация фейнмановского эксперимента в лаборатории случилась только в 2013 году, хотя само явление квантовой интерференции было многократно подтверждено в иных опытах.

Когда свет проходит через две щели, распределение интенсивности на экране в дальнем моле можно описать с помощью Фурье-преобразования апертурной функции. Оно выглядит как набор пятен, которые можно трактовать как расщепление падающей моды на несколько мод одинаковой частоты, но с разным значением поперечной компоненты волнового вектора (или, если угодно, импульса фотона). Идея нового эксперимента заключалась в том, чтобы повернуть этот процесс на 90 градусов в координатах пространство-время. Согласно задумке физиков, если плоская световая волна будет подвергнута модуляции диэлектрических свойств среды, выглядящих как два импульса (или провала) во временной области, это приведет к расщеплению мод по частотам с сохранением компоненты волнового вектора.


Схемы, иллюстрирующие обычный двухщелевой эксперимент (сверху) и его же, но во временной области (снизу)

Чтобы создать такую модуляцию, ученые использовали 40-нанометровую пленку оксида индия-олова, нанесенную на стеклянную подложку и покрытую 100-нанометровым золотым слоем. Эта структура играла роль переменного зеркала для импульсов с частотой 230,2 терагерца, падающих на нее под углом 60 градусов. В обычном режиме зеркало отражало 8 процентов излучения, однако под влиянием фемтосекундной импульсной накачки на той же частоте отражаемость достигала 60 процентов при интенсивности накачки примерно равной 124 гигаватт на квадратный сантиметр.

Таким образом, два импульса накачки играли роль двух щелей во временной области, в то время как роль экрана и распределения интенсивности на нем играл спектр отраженного света. Эксперимент показал, что спектр зондирующего излучения действительно уширяется и приобретает до 10 новых эквидистантных пиков, причем частота модуляции тем больше, чем больше интервал времени между импульсами накачки.


Боковой спектр зондирующего излучения, снятый для 800 (a) и 500 (b) фемтосекунд разницы между импульсами накачки. (c) и (d) — спектры для соответствующих случаев, нормированные умножением квадрата разницы частот.

Для того, чтобы воспроизвести спектры теоретически, физикам требовалось подвергнуть преобразованию Фурье зависимость отражательной способности от времени. При этом физики не знали времени нарастания отклика пленки на накачку и использовали ее в качестве свободного параметра. Результат подгонки теории под эксперимент показал хорошее согласие. При этом выяснилось, что нарастание отклика происходит практически мгновенно — об этом свидетельствовал спад амплитуды боковых компонент, зависящей от разности частот по закону обратного квадрата.

Физики оценили время нарастания в 1-10 фемтосекунд, что существенно меньше, чем в получали авторы предыдущих работ. Таким образом, помимо чисто концептуальной ценности эксперимент с двухщелевой интерференции открывает дорогу к исследованию динамики отклика на оптическое воздействие с небывалым ранее временным разрешением. Кроме того, видимость интерференционной картины можно использовать для измерения фазовой когерентности излучения подобно тому, как это делается в традиционной интерферометрии. Наконец, дифракцию такого рода можно наблюдать и для других типов волн: звуковых, электронных, волн материи и так далее.

Несмотря на свою богатую историю исследований, щелевой эксперимент продолжает служить источником новых знаний. Ранее мы рассказывали, как при прохождении фотона через три щели вклад в получаемую в результате интерференционную картину дают и невозможные с точки зрения классической физики траектории.

P.S. По поводу траекторий:

Существование «неклассических» траекторий подтвердили в эксперименте с тремя щелями
https://nplus1.ru/news/2017/01/18/non-classical-trajectory
ЦитироватьМеждународная группа физиков экспериментально подтвердила, что при прохождении фотона через три щели вклад в получаемую в результате интерференционную картину дают и невозможные с точки зрения классической физики траектории. Это открытие подтвердило некорректность широко распространенного наивного понимания принципа квантовой суперпозиции и, возможно, позволит усилить существующие схемы работы квантовых компьютеров. Работа опубликована в журнале Nature Communications. С ее текстом можно ознакомиться также на сайте препринтов arxiv.org.


«Классические» траектории в эксперименте с двумя щелями


Пример «неклассической» траектории (фиолетового цвета) в эксперименте с тремя щелями

Группа экспериментаторов, возглавляемая известным физиком Робертом Бойдом (который, в частности, был первым, кто осуществил «замедление света» при комнатной температуре), придумала и реализовала схему, демонстрирующую вклад так называемых «неклассических» траекторий в картину, получаемую при интерференции фотонов на трех щелях.

Интерференция на двух щелях — это классический эксперимент, демонстрирующий волновые свойства света. Впервые он был осуществлен в самом начале XIX века Томасом Юнгом и стал одной из главных причин отказа от доминирующей тогда корпускулярной теории света.

В начале XX века, однако, было выяснено, что свет все же состоит из частиц, получивших название фотонов, но эти частицы загадочным образом обладают и волновыми свойствами. Возникла концепция корпускулярно-волнового дуализма, которая была распространена также и на частицы материи. В частности, наличие волновых свойств было обнаружено у электронов, а позднее и у атомов и молекул.

В квантовой механике — новом разделе физики, возникшем в результате этих открытий, — возникновение интерферометрической картины в эксперименте с двумя щелями играет одну из центральных ролей. Так, Ричард Фейнман в своих «Фейнмановских лекциях по физике» пишет, что это явление, «которое невозможно, совершенно, абсолютно невозможно объяснить классическим образом. В этом явлении таится самая суть квантовой механики».

Эксперимент с двумя щелями демонстрирует одно из центральных понятий квантовой физики — квантовую суперпозицию. Принцип квантовой суперпозиции утверждает, что если некий квантовый объект (например, фотон или электрон) может находиться в некоем состоянии 1 и в некоем состоянии 2, то он может находиться и в состоянии, которое является в некотором смысле частично и состоянием 1, и состоянием 2. Это состояние и называется суперпозицией состояний 1 и 2. В случае с щелями частица может пройти через одну щель, а может через другую, но если обе щели открыты, то частица проходит через обе и оказывается в состоянии суперпозиции «частицы, прошедшей через щель 1» и «частицы, прошедшей через щель 2».

В 2012 году в работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, авторы обратили внимание, что принцип суперпозиции в этом случае зачастую понимают и даже объясняют в учебниках неправильно. Обычно говорят, что состояние частицы после прохождения двух щелей представляет собой суперпозицию ее состояний после прохождения каждой из щелей при закрытой другой щели, однако это не совсем так. Когда открыты обе щели, каждая из них оказывает влияние на другую и частица, вообще говоря, теперь проходит каждую из щелей не так, как проходила бы ее, если бы другая щель была закрыта. И хотя отличие невелико и его сложно измерить в эксперименте, оно может играть роль, если рассматриваются слабые эффекты. Кроме того, как оказалось, влияние щелей друг на друга можно усилить.

Влияние одной щели на другую на квантовом языке проще объяснять через одно из альтернативных описаний квантовой физики, разработанное тем же Ричардом Фейнманом. Согласно его подходу, известному как «интегралы по траекториям», при перемещении частицы из одной точки в другую она проходит сразу по всем возможным траекториям, соединяющим эти точки, но каждая траектория имеет свой «вес». Наибольший вклад дают траектории, близкие к тем, которые предсказывает классическая физика, — именно поэтому квантовые законы в пределе сводятся к классическим. Но и другие траектории тоже важны.

Среди этих траекторий могут быть и такие, которые совершенно невозможны классически. Они, скажем, могут содержать участки, на которых частица движется в обратную сторону. В случае эксперимента с щелями это, например, траектории, которые сначала входят в одну щель, затем проходят через другую, а затем выходят через третью. Именно такие странные траектории и объясняют влияние одной щели на другую, потому что только они отсутствуют, когда одна из щелей закрыта.

Чтобы доказать наличие «неклассических» траекторий, Роберт Бойд с коллегами предложили усилить их влияние за счет возбуждения так называемых приповерхностных плазмонов. Плазмоны — это связанное состояние фотона и электрона в металле. За счет них свет оказывается как бы привязанным к поверхности металла и может эффективно распространяться вдоль нее на относительно большие расстояния. Существование плазмонов увеличивает влияние одной щели на другую и, соответственно, «вес» траекторий, идущих от одной щели к другой.

В эксперименте Бойда щели были вырезаны пучком ионов в слое золота, напыленного на прозрачное стекло. Поскольку золото хороший проводник, то в нем легко возбуждаются плазмоны.

Чтобы наблюдать влияние щелей друг на друга, экспериментаторы предложили провести следующий опыт. Сначала две щели из трех закрывают, и фотоны проходят только через одну щель. На экране в этом случае получается небольшая освещенная полоска. При этом используют источник света, ширина луча которого меньше расстояния между щелями. Поэтому когда щели открываются, то, согласно наивным представлениям, картина меняться не должна — ведь эти щели не освещаются.
Однако из-за влияния щелей друг на друга существуют такие траектории, которые, войдя через освещаемую щель, выйдут из щели, которая не освещается, и создадут интерференционную картину. За счет плазмонов этот эффект усиливается, и в опыте хорошо видно изменение характера освещенности экрана. Это и доказывает существование «неклассических» траекторий.

На данный момент не совсем понятно, могут ли эти исследования иметь какое-то значение для прикладных задач. Авторы работы надеются, что с помощью усиления неклассических траекторий можно создавать более эффективные протоколы работы устройств, основанных на явлении квантовой суперпозиции и интерференции, — например, квантовых компьютеров, предназначенных для симуляции реальных квантовых систем (так называемые, квантовые симуляторы).

Кроме того, учет неклассических траекторий важен для еще одного направления в современной фундаментальной физике. Одна из главных нерешенных проблем, стоящих перед учеными, — это объединение квантовой теории с теорией гравитации. На этом пути существуют принципиальные сложности, которые, как считают многие, можно преодолеть, только видоизменив или одну из этих теорий, или сразу обе. Поэтому сейчас идут поиски возможных расхождений реальности с предсказаниями этих теорий. Одним из направлений является поиск отклонений от принципа квантовой суперпозиции. Так, в 2010 году было опубликовано исследование, авторы которого пытались найти такие отклонения в трехщелевом эксперименте. Никаких расхождений не обнаружили, но эта статья спровоцировала упоминавшуюся выше работу 2012 года. Один из ее выводов заключался как раз в том, что в эксперименте 2010 года было использовано неправильное понимание принципа квантовой суперпозиции и это внесло свою долю неучтенной ошибки в измерения. И хотя величина этой ошибки была мала, эффект, который ищут ученые, тоже может быть невелик, поэтому в таких поисках вклад неклассических траекторий следует все же учитывать.

И в качестве добавки цитата из сообщения (можно видео посмотреть, метки выделил):

Цитата: АrefievPV от июня 18, 2022, 20:12:02
...
0:00 Что мы знаем о преломлении?
1:25 Intro.
3:04 Ностальгия и профессия будущего.
5:07 Полное внутреннее отражение.
6:33 Квантовые эффекты в стакане с водой.
8:09 Роутер, сканер отпечатков и датчик дождя.
11:20 Принцип Ферма (наименьшего времени).
12:52 Что не так с принципом Ферма?
13:43 Как работает преломление на самом деле?
16:33 Волновой принцип повсюду?

17:18 Outro.
18:16 Конструктор Детектор радиации.

АrefievPV

Как нам быть с Птолемеем?
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436715/Kak_nam_byt_s_Ptolemeem

P.S. Сложившаяся ситуация хоть и поучительна по-своему, но людей это вряд ли чему научит...