Гомеостатическая Вселенная

Я уже рассказывал про разные блоги, на которые подписан. А кому из популярных научпоперов я не доверяю?

1. Мичио Каку — эталон того, как супер-популярный автор и ученый несет абсолютный бред. Никогда-никогда не покупайте его книг и не смотрите интервью (за пределами научных книг, по теории струн - вполне ничего). Это абсолютная ересь. В научном мире все про это знают, но он рассказывает то, что нравится среднестатистическому слушателю и делает на этом деньги.

2. Нил деГрасс Тайсон — еще один популяризатор, который предпочитает пафос точности. Иногда говорит такое, что волосы на голове шевелятся. Но он не так плох, как Каку.

3. Сабина Хоссенфельдер — несет лютый бред в последние пару лет. Когда-то давно она делала по-настоящему классную работу по объяснению науки, подсвечивала проблемы в физике и вообще была голосом здравого смысла. К сожалению, у нее не сложилось в науке и она ушла целиком в ютюб, зарабатывая на просмотрах и рекламе. Как итог — буквально за пару лет скатилась до совершенно неприлично низкого уровня, в основном играя на свой образ "срывательницы покровов". Очень жалко, но доверять сейчас ей не могу и вам не рекомендую.

4. Ави Лоэб — внезапно схватил популярности на том, что объявил, что астероид Оумуамуа — космический корабль пришельцев. В целом его тейки не подкреплены никакой наукой, и порой совершенно бредовы.

5. Итан Сигель (Ask Ethan) — в целом, у него есть много хороших статей и он в целом довольно вдумчиво подходит к некоторым объяснениям. В других, к сожалению, он стремится все упростить, создавая неверные представления о сложных темах. Если прошлых авторов я рекомендую избегать вообще, его можно читать, но стоит держать в уме его эту особенность, и не принимать все на веру. Это, впрочем, справедливо для любого автора.

Я уже писал, что научпоп-зло. Не всегда, но в большинстве случаев. Эти люди выше — пример того, как бабло победило разум. Есть много еще подобных авторов, я всех не вспомню, но эти приходят мне в голову в первую очередь. Буду пополнять список по мере поступления 🙂

Расскажите в комментах, кому вы не доверяете? Или можете спросить у меня мнение по какому-то автору 🙂

Друзья попросили поделиться интервью с ученым, профессором Иваном Ямщиковым. Там много про ИИ, но есть и про квантовые компьютеры, и в целом про развитие технологий. Мне кажется, и темы интересные, и сам Иван клевый, так что грех не поделиться!

https://www.youtube.com/watch?v=TxBBzRp0lcM

Разобрал на работе старый анализатор спектра, просто немного красивых картинок (в комментах).

Из интересного: каждый маленький островок был в своей клетке Фарадея (это вот белые металлические линии), а ещё согласование импеданса сделано микроволновым антеннами. Ну и просто сложно все и красиво.

Вы наверняка слышали, что в общей теории относительности гравитация — не сила, а проявление кривизны пространства-времени. Я даже писал про это тут. Но я тут увидел хорошую аналогию, которая визуализирует, как это работает. Представьте, что вы и ваш друг вышли с экватора и идете строго на север. Изначально ваши пути были параллельны, но в итоге вы придете в одну точку (на северный полюс). Если бы вы не знали, что живете на шаре (или были плоскоземельщиком), объяснение этому могло бы быть таким: есть некоторая сила, которая притянула вас. Потому что с точки зрения простой динамики вашего пути это выглядит именно так. Ровно это же происходит в ОТО: нам кажется, что мы чувствуем силу притяжения, хотя на самом деле это просто искривленное пространство-время.

Другими словами, вы берете два параллельных вектора (стрелочки) и переносите их параллельным переносом в другую точку (в этом комменте я пояснил, что понимается под параллельным переносом). Если они остаются параллельными, по какому бы пути вы не перенесли их — пространство плоское. А если они меняют направление в зависимости от пути — пространство искривленное.

Небольшая сноска:
- Двумерная поверхность шара в этом примере помещена в трехмерное внешнее пространство. Но это совершенно не обязательно для наличия кривизны у пространства. Кривизна — это внутреннее свойство (как в примере с векторами выше). Тут наш язык немного мешает, потому что кажется, что "искривляться" можно только куда-то. Но это просто неточность слова "кривизна" (точнее, кривизна может проявляться по-разному).

Кстати, я решил целиком переехать из твитора на bluesky, соотношение сигнал-шум в твиторе стало невыносимым, хотя я пытался смотреть только за около-наукой. Я там на английском и почти без пересечений с каналом тут, так что давайте дружить @mkorobko.bsky.social

Что вам непонятно в квантовой физике?

Очнувшись от салатов, пора подумать и о высоком 🙂

Я немного отошел от предновогоднего кранча и снова взялся за посты (а у меня аж 4 в работе, прям лонгриды). А пока они пишутся, решил сделать небольшой Q&A тред. Заодно поможет мне сформулировать какие-то вещи для постов 🙂

Задавайте любые вопросы про кванты, а я на них кратко отвечу (или развернуто в отдельном посте). А самые интересные вопросы добавлю в один из лонгридов🙃

Хотел в кои-то веки написать итоги года по физике, стал рыться в произошедшем за год — и как-то очень все совсем печально. Было несколько любопытных наблюдений далеких галактик JSWT (на обложке - изображение с него как раз), квантовые компьютеры понемногу развиваются (но все еще ооочень далеко от чего-то полезного), сделали всякие интересные твердотельные штуки. Но ничего из этого не было прорывом, и в целом мало что впечатлило. Про что я писал в канале:

- Новая теория гравитации за авторстовом Оппенгейма, избавляющая нас от необходимости ее квантовать (и попутно решающая проблему темной материи и темной энергии). Она не без проблем, еще много надо сделать, но в целом очень любопытно. Я скоро допишу большой обзорный пост про квантовую гравитацию, там и про нее скажу подробнее.
- Новая самая подробная карта Вселенной от DESI: просто очень красиво и захватывающе
- Наблюдение "отрицательного" времени в атомных процессах: ничего не понятно, но можно поскрипеть мозгами

А что запомнилось вам? Не обязательно новости, может быть, вы прочитали какой-то интересный пост или книгу?

А у меня тем временем вышла еще одна статья. На этот раз никакой квантовой магии, зато любопытный кейс того, как работает наука. Начну немного издалека, но это поможет понять историю.

Один из студентов в нашей группе давно работает на новым лазером для длины волны в 2 микрона. Возможно, вы этого не знаете, но лазеры бывают совсем не любой длины волны (цвета то бишь). А особенно если речь идет про высокостабильные лазеры, где длина волны и мощность остаются постоянными на протяжении долгого времени, мы довольно ограничены в выборе. Вот и с 2мкм так: хороших лазеров для этой длины волны не было вовсе до недавнего времени (кстати, это инфракрасное излучение, если интересно).

А нам жуть как хочется хороший лазер на 2мкм для детекторов гравитационных волн: это бы позволило использовать новые материалы для зеркал и значительно снизить тепловые шумы в детекторе. Можно, конечно, взять плохой лазер для 2мкм и построить хитрую схему подавления шума, чтобы улучшить его поведение. Проблема в том, что это сложно в целом + это очень сложно сделать на низких частотах (тут речь о частоте шумовой компоненты относительно основной частоты лазера). Наша концепция иная: мы берем очень хороший лазер для 1мкм, и, пропуская его через нелинейный кристалл, конвертируем свет в 2мкм. Это стандартная техника в классической оптике. Главная фишка в том, что стабильность основного лазера на 1мкм тоже должа унаследоваться на 2мкм.

Так вот, собственно история: студент уже давно сделал этот самый лазер на 2мкм с нашим подходом, и сейчас занимается источником квантового света для него, но это не суть. В процессе написания предыдущей статьи мы решили посмотреть: а насколько сохраняются свойства основного лазера при конвертации? Как и ожидалось, они сохранились. Здорово, конечно! И решили, чисто для истории, обработать все данные, которые у нас были, а не только финальные измерения. Каково же было наше удивление, когда мы обнаружили, что в определенных случаях (в режиме, где обычно никто не делает конверсию) стабильность не только сохраняется, но и улучшается!

Первая мысль была — ну это точно ошибка измерения. Сделали новые — нет, все так, в этом необычном режиме лазер на 2мкм действительно оказывается стабильнее оригинального. Тут я засел за теорию, которая моментально подтвердила наблюдения. Это было удивительно: это классическая технология, которая используется в тысячах лабораторий (и не только), и изучена вдоль и поперек, почему это никто до сих пор не заметил?!

Разумеется, эффект оказался как из учебника (уравнения буквально можно найти в учебнике), просто никто его не применял для улучшения стабильности лазера. А т.к. проявление эффекта требовало необычного режима работы девайса, никто на это не обратил внимание. Первые теоретические уравнения, описывающие эффект, я нашел с 60х. За это время я не нашел ни одного эксперимента, который бы это наблюдал! Вот такие удивительные истории бывают.

Мы, конечно, написали статью (она хорошая получилась, кстати), и подались в неплохой журнал. Было удивительно, когда нас туда не пропустили даже на ревью. Ну, не пропустили и не пропустили, мы подались в другой, не такой пафосный (и там все прошло как по маслу). И что вы думаете, в том журнале, куда мы изначально подавались, на днях выходит статья с очень похожим экспериментом. С одной только разницей, что та статья — ошибочная! Они получили похожий эффект, но интерпретировали совершенно неверно (ну т.е. формально верно, но бессмысленно). Не думаю, что они там что-то подмухлевали, скорее всего, просто так совпало.

Ну да и ладно, бог с ними. У нас зато красивые картинки 🙂 Почитайте, она в открытом доступе:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399224016372

Новый корабль в моей флотилии за недавнюю статью. Статья важная для меня была — первая, где я основной научрук — так что и корабль ей достойный (Валькирия из Battlestar Galactica).

Я уже рассказывал про эту традицию свою, где за каждый научный успех я дарю себе космический корабль. У этого еще один неожиданный плюс: коллекция не оставляет равнодушным ни одного посетителя, отличный способ завязать разговор.

Вот только скоро придется покупать новую полку...

Последние недели у меня жуткий завал (помните, я говорил, что завал, пару месяцев назад? Вот там был не завал, как оказалось) — работаю по 15 часов в день: подача большого гранта на 400 страниц (из которых 60 - мои); дедлайн по технической публикации дизайна Einstein Telescop, где я организую собственно публикацию; дедлайн по еще одной заявке на грант. А ко всему этому неделю назад оказалось, что у меня завтра дедлайн по статье, которую я еще не начинал писать (я думал, что можно будет перенести, как обычно). А я там единственный автор, даже ни на кого не скинешь работу. Я это к чему: я вас не бросил, у меня уже руки чешутся написать интересных статей, через недельку вернусь!

А пока, чтоб было не скучно, напомню, что год назад я писал цикл маленьких постов как адвентскалендарь (т.е. каждый день что-то любопытное). Начать можно вот тут, а дальше — по хештегу #adventOfUniverse.
Там было и про сонолюминисценцию, и про излучение Черенкова, и про то, как летают самолеты, и про странные квантовые эффекты. Почитайте, мне кажется, там получилось удачно!

Вот, полтора месяца заняла подготовка, но наконец статья выходит в журнале! Это к слову о сроках в науке 🙂
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.110.103010

Про саму работу не буду говорить много, она довольно техническая, это апдейт к старой статье, про которую я рассказывал тут: https://habr.com/ru/articles/479810/

Как я ищу научную информацию?

В целом, обычно это старый-добрый гугл и поиск по картинкам: вбиваешь ключевое слово, ищешь картинки, которые лучше всего подходят под то, что я ищу, а потом смотришь по связанным картинкам. Работает отлично, когда примерно представляешь, что искать!

Помимо этого у меня есть набор разных инструментов, которые пользую с разной степенью успешности:

- Google Scholar — основной инструмент для поиска по ключевым словам и связям между темами. Особенность расширения браузера позволяет автоматически захватывать информацию о читаемой статье и быстро экспортировать цитату в формате bibtex. Очень удобно!

- Unpaywall — находит открытый доступ к статьям, которые привязаны к странице журнала, на которой вы находитесь. Иногда это arXiv или другие открытые ресурсы, иногда — странные страницы универов. Даже вне института я всегда могу получить доступ к нужным статьям в один клик, очень рекомендую.

- @scihubot, @science_nexus3_bot, z-library и Anna's archive для поиска статей и книг с закрытым доступом.

- RefSeek — позволяет искать исключительно в академических источниках. Похож на Google, но без рекламы и лишнего контента. Использую, когда мой запрос слишком расплывчатый для Google Scholar.

- Semantic Scholar — поисковик на базе ИИ. Очень полезен для поиска в новых областях, где я сам пока не вижу связей между разными темами.

- Connected Papers — исследует связи между статьями. Иногда захожу сюда, чтобы найти неожиданные связи и вдохновение — иногда находятся совершенно неожиданные вещи.

- Research Rabbit — похож на Connected Papers, но с большим количеством функций. Протестировал несколько раз, выглядит клево. Хотя у меня своя система организации статей, я им не пользуюсь, но точно стоит внимания.

- Metaphor Systems aka Exa AI — ещё один интересный инструмент, которым я не пользовался, но храню в закладках. Вы описываете, что хотите найти, простыми словами, а ИИ ищет связанные статьи и материалы. Раньше искал в основном архив, сейчас — все подряд. Наверное, с приходом чатгпт и прочего они немного отстанут, но посмотрим!

- Lens.org — поиск по патентам и прочей технической литературе. Иногда в патентах кроятся настоящие жемчужины! (не буду говорить, среди чего приходится их искать)

- BASE — поиск по всем открытым публикациям. Я использую редко, т.к. чаще всего хватает остального, но иногда полезно, т.к. включает всякие технические отчеты и дипломы/диссертации.

- ResearchGate — "социальная сеть" для ученых. В целом, можно найти интересную информацию, удобно следить за публикациями каких-то конкретных людей или рабочих групп. Но очень много всяких фриков. Кажется, нужен университетский имейл, чтобы вступить.

-------------

Какие еще вы знаете инструменты? Пишите в коменты!

Надеюсь, вы меня не потеряли! Раз тут канал про жизнь, расскажу про мои будни последних нескольких недель, чтоб вы знали, почему я вам мало пишу 🙂

- Вчера был дедлайн по подаче одного большого гранта. 18 проектов, 400 страниц текста. У меня — два больших интересных проекта (эксперимент и теория). Но написание этого талмуда — то еще развлечение. Мой научрук будет заведовать этим большим проектом, так что на меня пала обязанность весь текст вычитывать, править и т.п. Научные части еще ничего, но там страниц 50 — чисто всякие штуки типа организации хранения данных, практики найма студентов, забота об окружающей среде и т.п. Не очень увлекательно 🙂

- Заодно вчера же был дедлайн по подготовке дизайна оптических систем Einstein Telescope, который я с небольшой командой делал последние полгода. Если не читали, вот моя статья про этот детектор гравитационных волн. Сейчас он находится в самой горячей стадии, когда надо сделать подробный технический дизайн: буквально, где какое зеркало будет стоять, сколько метров диаметр вакуумных труб и куда ставить серверные стойки. Самое веселое, что работать нужно вместе с инженерами: вот придумал ты, куда надо поставить зеркало, а они говорят: фигвам, не поместится, у нас тут стена по плану. Ну или пожарный выход. Мне науку делать, а они мне про пожары...Короче, куча времени уходит, еще и документировать все надо.

- А завтра уезжаю чилить на конференцию: будем сплавляться на теплоходе по Дунаю из Германии в Вену и обратно, целую неделю на борту: доклады и вот это все. Соответственно, нужно было приготовить постер. Дело это неблагодарное, а мой перфекционизм делает его еще и долгим. Вчера вот два часа пытался заставить софт нарисовать мне красивую картинку, которая занимает один маленький угол постера. Получилось. Но джва часа, Карл!

- Параллельно дописываю две статьи, которые надо срочно закончить (а то результаты уже показываю на конференциях, надо скорее публиковать), и еще три, где надо делать правки после возврата от рецензентов.

В общем, дел невпроворот. Конечно, вместо этого поста я мог бы написать что-то про науку, но это пришлось бы думать, а думать уже тяжело под конец недели. Но у меня есть несколько интересных тем для постов, над которыми я потихоньку работаю. Вот свободные пару часов найду, а там...

Если вы хотите узнать побольше про детекторы гравитационных волн, от истории создания, физики и до собственно современных открытий, очень рекомендую этот документальный фильм. Мне кажется, он хорошо передает дух настоящей науки со всеми сложностями, взлетами и падениями. Я тут узнал, что он выиграл 14 наград на фестивалях, что вполне заслуженно: фильм очень интересный. Кстати, там же на канале есть короткие эпизоды на конкретные темы, если смотреть почти два часа документалки вы не готовы 🙂

https://www.youtube.com/watch?v=jWkWD1MBXKU

Вот этого я не ожидал, конечно. Нейросетки, конечно, хорошо и популярно, но при чем тут физика?

UPD: насколько я понял аргументацию, она сводится к тому, что они сами — физики, а еще нейронки очень помогают в современных физических исследованиях. Ну такое...

Желающие могут почитать подробное объяснение тут, но наверняка скоро появятся хорошие популярные обзоры. От меня не ждите по понятным причинам :)

На дворе сезон Нобелевских премий, завтра выдается премия по физике, а значит, пора погадать на кофейной гуще!

Сразу скажу, что эта премия давно себя изжила, и идейно, и практически. Физика сейчас делается не одиночками, а большими коллективами. Очень мало какие открытия можно приписать конкретному человеку, это почти всегда много небольших шагов в нужную сторону, а не большой скачок, как раньше. Единственный бонус от нее: привлечение общественного внимания к разным областям науки.

Так вот, кто же получит премиую в этом году? Напомню, в прошлом году получили премию за аттосекундные лазеры, в позапрошлом — за квантовую запутанность, в 2021 - за климатические модели, а в 2020, 2019 и 2018 — за всякие космические штуки.

Думаю, физика частиц и космология в этом году мимо: у одной мало что случилось за последнее время, а у другой уже было несколько больших премий недавно. Поэтому у меня варианта два: либо что-то очень прикладное, либо что-то связанное с квантовыми технологиями. Моя ставка — на последнее, чисто за хайп, поэтому Дойч и Шор (но они получили breakthrough prize в прошлом году) или Якир Ахаронов и Майкл Берри по совокупности заслуг.

А как вы думаете?

Кажется, круто ездить на конференции: живешь себе в хорошем отеле, в 200м от пляжа в Барселоне. Кайф же?! Но вот я за неделю конференции выходил из отеля ровно 2 раза, примерно на 100 метров до соседнего магазина. Все остальное время, с 8 утра до 10 вечера занято встречами, организацией сессий и прочих мероприятий. Так что я не видел ни всяких культурных мест, ни пляжа, ни даже глазком на море взглянуть, только из самолета. А завтра уже лететь обратно.

Ух, какую вчера прочитал статью! Вы берете фотоны, посылаете в облако атомов. Они, конечно, поглощаются атомами, атомы ненадолго возбуждаются, а потом переиспускают фотоны, а они вылетают с другой стороны — с какой-то задержкой, конечно. Как вы думаете, какой? Эти ребята взяли и намеряли эту задержку отрицательной. WTF?! скажете вы, и будете совершенно правы.

Я попробовал разобраться.

Надо начать с того, что скорость фотона в среде не очень хорошо определена. Помните, я рассказывал про сверхсветовое туннелирование? Когда у нас есть электромагнитная волна, там все относительно просто. А вот когда мы начинаем смотреть на одиночные фотоны, случается беда. Фотон — он волновой пакет и занимает довольно много места в пространстве и времени. Какой момент считать временем прохода через среду? Когда прибывает передняя его часть, или когда кликает детектор, или как-то усреднять? А ведь фотон еще поглощается и переиспускается атомом — как это учитывать?

Сперва надо вспомнить про понятие групповой скорости. Если у вас есть волна, амплитуда которой меняется со временем (другими словами, волновой пакет), групповой скоростью называют скорость перемещения максимума вот этого изменения. Я кину в коммент видео, которое показывает это наглядно. В целом, групповая скорость сильно зависит от свойств среды, в которой свет распространяется. Она может даже быть значительно быстрее скорости света, а может быть вообще отрицательной. Никого это не смущает, так как эта скорость не связана с каким-то физическим перемещением, с ее помощью нельзя передать информацию и т.д.

Если мы смотрим на одиночный фотон и наблюдаем, когда приходит максимум его волнового пакета, его групповая скорость тоже может быть отрицательной. Обычно говорят, что это ничего не значит, никаких наблюдательных эффектов не дает, и вообще просто наш неудачный выбор определения скорости.

А какой выбор был бы удачнее? Авторы говорят: ну вот есть более четкая метрика — померить, сколько атом, возмущенный фотоном, проводит в возбужденном состоянии. Это явный физический эффект, а не просто неудачный выбор определения. Они так и делают: берут атомы, пускают в них фотоны и измеряют время, которое атом живет в возбужденном состоянии. Повторяют много раз. И видят, что атомы в среднем проводят отрицательное время в возбужденном состоянии! Более того, это время напрямую зависит от групповой скорости фотона. А это значит, что групповая скорость — не просто глупое определение, а она влияет на реальне физические процессы.

Но это же бред, как может быть атом отрицательное время хоть в чем-то! Но дело оказывается в том, как мы определяем время в квнатовой механике. У каждого фотона есть вероятность пройти сквозь атомы, не завимодействуя, и вероятность провести какое-то время в виде возбуждения атома. Так вот, эти вероятности интерферируют между собой, и в результатае получается отрицательное время. Примерно такой эффект был в парадоксе голубей, про который я рассказывал раньше. Тут главный момент в том, что мы учитываем не все фотоны, которые влетают в облако атомов, а только те, которые проходят насквозь. А это небольшая часть от всех. Вот эта интерференция, вместе с отбором "хороших" фотонов и дают парадоксальное определение времени. Дурят нас, короче, дурят!

Я не думаю, что это отрицательное время несет какой-то глубокий физический смысл. Как и все квантовые эффекты с пост-селекцией, где мы выбираем только исходы, которые нам нравятся, это все больше вопрос определений. Это, несомненно, очень любопытный эксперимент, возможно, важный для разговора о значении термина "время", но не имеющий какого-то влияния на нашу ежедневную жизнь (даже в физике). Наверное.

https://arxiv.org/abs/2409.03680