Новая физика из старых книг

Арнольда очень интересовала история математики. Он любил изучать классику – особенно работы Гюйгенса, Ньютона, Пуанкаре – и много раз обнаруживал в их трудах идеи, не исследованные до сих пор... (Wikipedia: Vladimir_Arnold)

В конце прошлого года, ровно девять месяцев тому назад, здесь же на сайте kniganews появлялась такая неосторожная фраза:

Совсем новая теория SYK или «модель Сачдева-Йе-Китаева» прямо сейчас, на глазах всего научного сообщества начинает объединять квантовую физику и теорию гравитации в существенно иную картину мира. И в картину эту, что важно, естественным образом и в качестве неотъемлемого компонента встраивается «память материи» или Mind-Stuff, т.е. «материя разума»…

Шустрый темп продвижения, демонстрировавшийся поначалу исследователями SYK, давал основания надеяться, что выход к рубежам новой физики уже не за горами. Еще совсем чуть-чуть, казалось, и появятся работы ученых, узревших, наконец-то, насколько красиво и органично физика модели SYK вписывается в геометрию нетривиальной фибрации Хопфа.

А вместе с освоением этого открытия, неразрывно связывающего в единое голографическое целое не только пространство и время, квантовые феномены электромагнетизма и геометрию гравитации, но также топологию гидродинамики и теорию информации, оказывается уже совсем близко и до сути всей конструкции. Для начала – в виде физико-математического устройства «памяти материи». А затем и как постижение Главного – всепроникающего разума единой вселенной. Единого разума во всем, что есть…

Но хотя основания для подобных надежд действительно имелись, реальный прогресс ученых на этом пути, увы, очень скоро и буквально на глазах начал замедляться. Несколько первых черновиков настоящего текста готовились как попытки разобраться, в чем именно причина тормозов и какова суть базовых идей, удаляющих препятствия. Но затем стало ясно, что дело это в общем-то зряшное.

Патриархи науки, Фил Андерсон и Питер Хиггс, люди куда более опытные и сведущие в механизмах всей этой системы, вполне доходчиво объяснили, что естественным путем новая физика в нынешних условиях родиться просто не может. Ибо над этим очень упорно и очевидно небезуспешно уже многие десятилетия целенаправленно работают специальные властные структуры нашего общества. Подробности на данный счет изложены в предыдущем тексте «Возможно ли ныне создание новой физики?».

Иначе говоря, уж если время по-любому наступило, то рожать-таки новую науку всё равно придется – пускай и путем очевидно НЕ-естественным. Хотя с другой стороны, вовсе не факт, что альтернативный способ окажется более трудным. Скорее даже наоборот: местами занятно и необычно, местами фантастически неправдоподобно (хотя все факты – чистая правда), но в конечном итоге все равно убедительно. Потому что неопровержимо.

Самое же главное – в альтернативной версии нашей истории критично важный процесс пройдет для науки по сути безболезненно. Потому что все фундаментальные основы «новой физики» на самом деле давно открыты в старых-известных научных книгах и за прошедшие годы в целом уже освоены сообществом. Суть трюка заключается в том, что известные вещи надо просто сложить друг с другом иначе…

Начать рассказ, однако, несколько парадоксальным образом удобнее всего с книги совершенно новой – опубликованной буквально только что.

Читать далее

Фил Андерсон: Возможно ли ныне создание новой физики?

Ситуация в науке уже давно сложилась так, что наиболее честные и откровенные слова о глубоко затянувшемся кризисе звучат в основном от старых знаменитых ученых. Старых и очень старых…

«Сегодня я бы вообще не получил работу в науке»

В декабре 2013 года, когда подошел срок для вручения в Швеции очередного комплекта Нобелевских премий, журналист британской газеты The Guardian ухитрился взять интервью у одного из наиболее знаменитых среди новых лауреатов – физика-теоретика Питера Хиггса. [ph]

Слово «ухитрился» привлечено здесь вовсе не просто так, естественно, а по причине того, что в свои 80 с лишним лет Хиггс предпочитает никогда не пользоваться ни мобильной телефонной связью, ни электронной почтой, ни вообще интернетом в целом. Что же касается внимания со стороны назойливых СМИ, то их он просто старается всячески избегать. Поэтому побеседовать с труднодоступным ученым журналисту удалось лишь в таких условиях, где деваться человеку от прессы было в общем-то некуда – на пароме, следовавшем в Стокгольм.

То, что наиболее престижная среди физиков награда, Нобелевская премия, может вручаться исследователям с сильнейшими задержками – по прошествии 25-30, а то и 40 лет после собственно открытия – этот факт давно уже никого не удивляет. Передовая наука стала чрезвычайно сложной, надежно проверить предсказания экспериментами, чтобы убедиться в бесспорной правильности теории, становится всё труднее, а коль скоро из среды молодежи великих открытий что-то совсем уже не появляется, то средний возраст лауреатов ныне отчетливо перевалил за 70-летний рубеж.

Но даже в этих условиях история с Нобелевской премией «за бозон Хиггса» все равно определенно встала особняком – как нечто совсем уж необычное. Во-первых, по той причине, что собственно теоретический механизм, математически описавший порождение массы у субатомных частиц, был разработан Хиггсом в Эдинбурге и независимо-одновременно его многочисленными коллегами в других местах свыше полустолетия тому назад – в начале 1960-х годов.

Ну а во-вторых, ученый-теоретик Питер Хиггс, именем которого назван собственно бозон, принципиально важный для Стандартной Модели частиц и полвека ускользавший от детекторов экспериментаторов, за всю свою последующую научную жизнь опубликовал меньше десятка статей. В беседе же с журналистом «Гардиан», случившейся по пути в Стокгольм, Хиггс откровенно признал, что с такой продуктивностью его уже давным-давно уволили бы из университета – если бы еще в 1980 году он не был впервые номинирован на Нобелевскую премию…

Читать далее

Вопрос, конечно, интересный…

Публикация про «обратный разбрызгиватель Фейнмана»  вызвала не только заметное оживление среди читателей, но и породила естественные вопросы — главным образом, из-за видео-демонстраций на YouTube, наглядно как бы «опровергающих» глубину проблемы.

Если напомнить суть проблемы совсем вкратце, то очередное обращение к теме весьма странной физики, которую демонстрирует Reverse Sprinkler или простой разбрызгиватель воды для лужаек, работающий в обратную сторону, заключалось вот в чем.

Знаменитый физик Ричард Фейнман, в 1985 году своими мемуарами очередной раз «спровоцировавший» активное обсуждение этой давней проблемы научным сообществом, на собственном опыте отлично знал, что реверс-разбрызгиватель не вращается, если заставить его засасывать воду, а не выбрасывать как обычно. Но при этом Фейнман всегда категорически отказывался обсуждать то, ПОЧЕМУ устройство остается неподвижным.

Однако ныне, спустя 30 лет после ухода Фейнмана из этого мира, в энциклопедии Wikipedia (для всего на свете излагающей нейтрально-устоявшиеся взгляды общества), вполне однозначно утверждается, что обратный разбрызгиватель на самом деле не неподвижен, а крутится — в направлении, противоположном обычному. И более того, здесь же предоставляются и довольно мутные «объяснения» причин, из-за которых именно так все должно происходить.

Иначе говоря, многомудрый Фейнман может и правда чего-то там недопонял и не разобрался, однако для современных ученых всё вполне понятно — и никакой проблемы здесь уже нет. Согласно устоявшимся воззрениям мейнстрим-науки и заверениям Википедии, во всяком случае…

Нынешняя же статья-напоминание, напротив, ставила целью показать, что никакой полной ясности с этой задачей по-прежнему нет. Результаты опытов все так же противоречивы, теоретические объяснения мутны, а поведение разбрызгивателя при движении струй в одну и в другую сторону демонстрирует фундаментально разную физику…

#

Поскольку современный любознательный народ, узнав нечто новое или необычное, за дополнительной наглядной информацией чаще всего обращается к видеоматериалам YouTube, то и с занятной физикой «разбрызгивателя Фейнмана» произошла аналогичная история.

Видеоматериалов про Reverse Sprinkler в интернете действительно немало, однако вот какая специфическая особенность с ними в массе своей наблюдается. В силу конструктивных особенностей эксперимента, опыты над разбрызгивателем существенно проще проводить в условиях струй воздуха, а не воды. При этом давно известно, что в экспериментах с засасыванием воды (как у Фейнмана) реверс-разбрызгиватель обычно остается неподвижен, а при экспериментах с воздухом — обычно крутится в обратную сторону.

Что же касается наглядных видеодемонстраций на YouTube, то там они по преимуществу проводятся с пылесосом и засасыванием воздуха. Иначе говоря, автору данного текста стали приходить письма с соответствующими ссылками и естественными вопросами: что же тут непонятного, если вертушка и вправду отчетливо крутится в обратную сторону?

Для того, чтобы столь же наглядно пояснить реальную сложность проблемы, пришлось провести дополнительные собственные поиски на YouTube и продемонстрировать следующие факты.

Читать далее

Если ты не можешь объяснить это простыми словами, значит, ты не понимаешь этого сам…

Среди материалов параллельного проекта kiwi byrd arXiv появился двухчастевой материал «О внимании к деталям», одна из половин которого целиком посвящена физике и рассказывает о малоизвестных фактах из научного наследия Ричарда Фейнмана. Имеет смысл разместить эту статью и здесь (другая половина — о малоизвестных фактах вокруг убийства JFK).

На сайте-агрегаторе «хакерских новостей», где тусуется по преимуществу публика из той весьма широкой категории ИТ-специалистов, которую обобщенно именуют «программисты», в очередной раз мелькнула тема под названием Feynman sprinkler или «Разбрызгиватель Фейнмана» по-русски.

Тему эту весьма затруднительно называть свежей новостью, коль скоро Ричард Фейнман покинул этот мир три десятка лет тому назад. Но по каким-то умалчиваемым причинам так называемый «фейнмановский разбрызгиватель» всплывает для обсуждений на форуме Hacker News с примечательной регулярностью: не только в 2017 году, но и годом ранее в 2016, и два года тому назад в 2015.

Помимо перечисленных, на этой же площадке можно найти и другие страницы подобного рода, однако суть в том, что каждый раз никакого содержательного обсуждения на самом деле не получается. Кому-то почему-то данная тема явно очень интересна, для начала дискуссии стандартно приводится ссылка на информативную статью в Википедии, – однако изюм проблемы участники дискуссии либо не ухватывают, либо просто не способны добавить что-либо новое или мало-мальски оригинальное.

Короче говоря, всякий раз обмен мнениями стабильно и быстро затухает. Что при первичном поверхностном взгляде на этот сюжет выглядит естественным и понятным – ведь статья в Википедии доходчиво объясняет не только суть давно известной задачи, но и предоставляет её решение с точки зрения современной науки. Что же тут обсуждать?

Обсуждать же в действительности тут есть много чего… Но прежде надо чуть более тщательно присмотреться к деталям предоставляемого «решения». Причем в особенности обращая внимание на мутные места и расплывчатые формулировки. Потому что именно такие вещи и являются важным сигналом.

Для начала это выглядит просто – «сигналом имитации понимания». Но вот если далее углубиться в тему как следует, то сигнал тут оказывается о проблемах гораздо более серьезных. Можно даже сказать, о фундаментально важных и по сию пору нерешенных проблемах в основах физики… Однако начинать разбор удобнее с простого.

Читать далее

Структура Лавины

Как и предыдущая «интерлюдия», данный эпизод в расследовании Sci-Myst никак не планировался. Он сформировался сам собой, фактически сметя и завалив новыми фактами уже намеченный рассказ. Иначе говоря, события жизни сами диктуют, как тут всё должно в подобных историях развиваться…

(Прочие эпизоды Sci-Myst см. через Навигатор)

В финале добавлено содержательное обновление от 5 июля 2017.

ТАКОЕ ВОТ КИНО…

Вовсе не секрет, что абсолютно все сюжеты Sci-Myst с самого начала расследования так или иначе были отчетливо привязаны к текущим событиям науки. Но в любом рассказе – пусть даже и о беспорядочно мелькающих публикациях ученых – непременно хочется обозначить структуру и логику (тем более, что и это определенно за внешним хаосом присутствует). Однако любые попытки как-то спланировать и упорядочить следствие, наметив «главные линии» продвижения, тут же сталкиваются с серьезнейшими проблемами.

Самой существенной среди них является проблема вот какого рода. Расследованию уже известно, как выглядит общий ландшафт местности, где находится и что представляет собой тот неисчерпаемый резервуар «истинных знаний», поисками которого занята наука. Более того, у следствия даже есть карта давно освоенных, но ныне скрытых троп к этой великой цели (см. «Краткий путеводитель ТЗО»). Вот только наука наша, увы, предпочитает заниматься поисками в корне иначе – одновременно осваивая все доступные траектории…

Понятно, наверное, что это куда более трудозатратный и бестолковый метод, заставляющий исследовать не только глубокие тупики, но и особо длинные, искусственно запутанные обходные маршруты. Попутно вынуждающий притормаживать или отвлекаться на дорогах кратчайших… Как бы там ни было, однако, большое дело в целом все равно продвигается, причем движется мощно и по разным направлениям.

Ощутимо влиять на эту лавину новых научных открытий и результатов, естественно, тихое расследование Sci-Myst не может никак. Но что делать тут вполне возможно, так это выявлять в широких потоках наиболее важные «струи» или фрагменты, а самое главное – показывать тесные, но пока упускаемые взаимосвязи между этими разрозненными фрагментами. Потому что только так оказывается возможным ухватить единство картины, а значит, и местоположение «драгоценного источника».

А иначе лавина просто сметет и затопит весь ландшафт науки массивами новых (и часто заранее декларируемых бесполезными) знаний, под которыми окажутся погребенными простые, но принципиально важные истины, необходимые для понимания сути… Очень полезной сути, следует подчеркнуть.

Короче говоря, дабы сохранить цель затеи, приходится в очередной раз пожертвовать стройностью и логикой детективной истории, занявшись вместо этого «структурой лавины». Ну а поскольку расследование по-прежнему остается «научно-мистическим», важнейшие ключи к пониманию этой хаотической структуры будут извлекаться из Путеводителя ТЗО – подготовленного сильно заранее, еще до начала следствия, и имеющего, напротив, конструкцию очень четкую.

Читать далее

Дежавю и Топология (майская интерлюдия)

В циклах научно-мистического расследования время от времени бывают паузы-интерлюдии, имеющие, похоже, собственную периодичность. В мае 2015 была первая, теперь вот еще одна. Снова майская и не менее занятная.

Когда процесс подготовки очередного – апрельского – эпизода в нескончаемом (как могло уже показаться) сериале Sci-Myst переходил в финальную фазу выпуска, случилась неожиданная череда важных событий. Началось все с того, что сразу в двух местах практически одновременно и независимо друг от друга появились содержательные публикации, имеющие самое непосредственное отношение к теме нового эпизода из саги «про королей, топологию и дискретную капусту».

Фактически сразу стало очевидно, что свежие статьи в этой паре – одна на английском, другая на русском – не только интересно и нетривиально дополняют друг друга, но и непременно должны быть встроены в уже почти подготовленный, считай, материал из цикла расследования Sci-Myst. Где особо примечательная фишка, можно напомнить, как раз и заключается в масштабе реального времени для событий, которые происходят буквально сейчас у всех на глазах.

Вот только быстро и легко встроить подходящие «новые вводные», увы, именно тут не получилось. Потому что как только следствие чуть-чуть углубилось в детали, то сразу же возник известный эффект дежавю…

Очень похожие вещи, имена и идеи совершенно определенно в Sci-Myst уже фигурировали, причем в самых-самых первых эпизодах сериала, свыше двух лет тому назад. С тем лишь отличием, что теперь иной фон для тех же самых фактов и окружающих их умолчаний задает модель Сачдева-Йе-Китаева. Или кратко модель SYK, понемногу открывающая для науки принципиально другой взгляд на природу и устройство вселенной.

Формулируя то же самое наблюдение чуть иначе, можно говорить, что благодаря SYK множество всех прежних линий расследования теперь начинает сходиться вместе и естественным образом укладываться в изящную взаимно-согласованную конструкцию. Которую по аналогии с SYK можно скромно именовать «квантовой моделью голографии», а можно и куда более пафосно.

Типа научно выводимой картины Unus Mundus, или «мира единого», всегда существующего как цельное материальное тело и мыслящего как единый космический разум…

Поскольку кое-кому ужасно не хочется, чтобы данная картина перед людьми ныне раскрывалась, процесс постижения идет в науке необычайно трудно и регулярно натыкается на разного рода препятствия. Можно считать эти барьеры загадочно мистическими, а можно и рационально объяснимыми. Дело вкуса, что называется. Но как на дело ни смотри, двигать его вперед надо по-любому.

Читать далее

«У народа есть все основания не доверять науке»…

В апрельском номере научного журнала Nature Physics опубликована весьма характерная статья от Сабины Хоссенфельдер, одной из наиболее ярких представительниц мирового физического сообщества на поприще научно-популярной публицистики. Имеет смысл дать здесь (почти полный) перевод этого текста на русский.

Моя профессия – ученый-теоретик в области физики частиц. И я сомневаюсь в ценности теоретической физики частиц. Это и само-то по себе ужасно, я знаю, но дело тут еще хуже. Я боюсь, публика имеет основания не доверять ученым, причем и я сама – печально, но это правда – тоже нахожу, что доверять им всё более и более сложно.

Читать далее

SYK как начало Gloria Mundi

Ныне исполнилось ровно два года с момента премьеры модели SYK, представленной научной публике 7 апреля 2015. Дабы отметить эту дату, на сайте 3DNews.ru (а также в блоге-архиве kiwibyrd) опубликована данная статья.

Новейшая разработка ученых под названием «модель Сачдева-Йе-Китаева» или кратко SYK сразу заняла в теоретической физике совершенно уникальное место. Не только из-за способности решать неразрешимые прежде задачи, но и по той причине, что обычно научные революции вот так НЕ происходят…

Конструкция SYK, также известная как «простая модель квантовой голографии», является первой и единственной в физике моделью, которая не только объединяет гравитацию и квантовую теорию на основе голографической концепции, но делает это логически внятно и математически убедительно. То есть с опорой на ясные идейные схемы и точные аналитические решения.

Если рассказывать о восходе SYK в строго хронологическом порядке, то начало всей этой истории было бы естественно отсчитывать от событий четверть-вековой давности, из первой половины 1990-х. Однако для большей объемности картины, а также для отражения особой динамичности и интриги нынешнего момента, удобнее рассказывать про то же самое фрагментами, переносясь скачками из одного периода в другой, когда надо пояснить структуру модели и логику происходящего.

Так что наш рассказ начинается в 2012 году. Хотя и тогда собственно названия SYK еще не было даже в проекте.

Не катастрофа, но конец большого цикла

 

В 2012 году имели место три, как минимум, примечательных и важных для этой истории события.

В тот год исследователи-экспериментаторы, работающие с Большим Адронным Коллайдером в CERN под Женевой, объявили о долгожданном обнаружении бозона Хиггса. То есть частицы, предсказанной примерно за полвека до этого, а теперь как бы явившей себя, наконец, заждавшимся ученым и увенчавшей их Стандартную Модель для устройства микромира.

Но случилось так, что данный успех стал не только первым, но и последним великим достижением БАК. Несмотря на дальнейшие титанические усилия, ученые так и не смогли подтвердить больше ничего из тех своих предсказаний, которые делались для развития теории за пределы Стандартной Модели. А это результаты огромной работы теоретиков на протяжении как минимум 40 последних лет. Абсолютно всё, фактически, что было рассчитано и предсказано, оказалось неверно…

Многие склонны расценивать произошедшее как полную катастрофу. Хотя событие второе, с другой стороны, напомнило и показало, что дела в науке – как и во всех прочих делах нашей жизни – не происходят линейно, то есть просто вверх или вниз. А скорее напоминают движение по спирали – как оно предписано циклами космоса.

Читать далее

Про пары туфель и сургуч (Sci-Myst #11.3c)

Продолжение рассказа про SYK или «модель Сачдева-Йе-Китаева» – выдающееся открытие теоретической физики, о котором в мировой прессе и сетевой медиа-среде не пишут вообще ничего… Ни единого слова за два года исследований весьма заметными в науке людьми. Что само по себе заслуживает внимания. И более пристального рассмотрения в общем историческом контексте.

(Прочие эпизоды Sci-Myst см. через Навигатор.)

Поскольку материал данного эпизода представляется особо важным, в текст по необходимости пришлось включать множество фактов, ранее уже неоднократно освещавшихся на страницах сайта kniganews. Для тех читателей, кого сильно утомляют длинные тексты с повтором уже известных им вещей, имеется сокращенная версия эпизода.

Для всех остальных читателей, кто уже понял, что даже хорошо знакомые им вещи, часто упоминаемые в «книге новостей», подавляющему большинству людей просто неизвестны, повторение не только не помешает, но и поможет закрепить базовые знания. Но это чтение будет существенно более длинным…

Читать далее

SYK: картинки с выставки (Sci-Myst #11.3b)

В эпосе «Время как Разум» наступает пора для особо драматичных перемен. Поскольку одновременных событий много, рассказ посвящен лишь наиболее существенным.

(Прочие эпизоды Sci-Myst см. через Навигатор)

0-pictures-atИтак, звезда нынешнего эпизода из жизни самой передовой теоретической физики – это так называемая «модель SYK». Дабы стало понятнее, о чем идет речь, можно уточнить, что первоначальное, более содержательное наименование той же самой конструкции звучало от её автора – Алексея Ю. Китаева – как «простая модель квантовой голографии».

Если и такое пояснение мало что читателям говорит, то суть достижения сводится вот к чему. С некоторых пор давняя надежда теоретиков на объединение нестыкующихся областей физики – теории гравитации для космоса и квантовой теории для микромира – оказалась сфокусированной на голографическом принципе. Ибо математика свидетельствует, что через концепцию голографии, наглядно демонстрирующей эквивалентность существенно разных физических систем, удается смотреть на квантовую физику частиц и на классическую физику гравитации как на разные стороны одной и той же цельной конструкции.

Но есть, однако, у этого явно перспективного подхода и несколько трудных в преодолении проблем. Одна из самых главных заключается в том, что наука никак не может постичь, каким образом в удачно найденную конструкцию встраивается именно та реальность, которую все мы наблюдаем вокруг себя. Потому что и мир абстрактных квантовых частиц, и столь же абстрактный мир классической гравитации, красиво сочетающиеся своей математикой в единой голографической структуре, из-за целого ряда особенностей решительно не соответствуют конкретной физике мира нашего.

Ну а модель квантовой голографии Китаева – или кратко SYK – как раз и дает ученым не только «мосты к реальности», но и новую надежду. Надежду на то, что данный путь таки действительно способен привести науку к великому объединению базовых теорий физики и наконец-то к цельной, непротиворечивой картине устройства природы.

ПРО ПАРЫ ТУФЕЛЬ

Рассказ о модели SYK и её многочисленных достоинствах, как обычно, удобно выстроить таким образом, словно мы смотрим на эту историю из будущего. То есть как бы заранее зная, какие из аспектов открытия окажутся самыми важными, и куда они в итоге науку приведут…

Читать далее