Posted on Автор: idb@kiwiarxiv

Другие новости 11:11 (окт/нояб ’24, часть 3 из 3)

Завершение выпуска новостей – про универсальный язык воды для нашего другого будущего…
( Предыдудщие части: первая и вторая )

Содержание выпуска:

0. Вольфганг Паули и универсальный язык воды
1. Десять книг для полезного чтения: список от WSJ
2. «Волны в море»: подмена слов вместо новой парадигмы
3. Возвращение квантовой теории к реальности и здравому смыслу
4. Локализация и фундаментальная физика Андерсона
5. Осциллоны, жонглирующие каплей, и при чём здесь Шеннон

6. Астрофизический Порфирион, археология и биология космоса
7. Волны, вихри, васцилляция Хайда: от ядерной физики до чёрных дыр
8. Язык воды для астрофизики и живая киматика Ханса Йенни
9. Мегаструктуры космоса, ячейки Бенара и сцепленность квазаров
10. Биологическая сцепленность китов на расстоянии сотни километров

#

Кимаскоп и искусственный интеллект для бесед с китами

Если в предыдущей части выпуска первый сюжет рассказывал о том, как замечательно могут и должны происходить сегодня научные открытия, то здесь начать рассказ полезно, что называется, «от противного». Про то, как наука работать НЕ должна. Но, к сожалению, именно так чаще всего оно тут пока что и происходит.

В одной из осенних публикаций журнала Nautil.us (Speaking With Whales) рассказываются подробности про недавние – и на редкость неуклюжие – попытки учёных пообщаться с китами на Аляске с помощью гидро-акустической аппаратуры. Заранее записав «звуки приветствия» (как предполагают учёные) от наблюдавшегося ими ранее кита-горбача, исследователи вышли в море и при встрече с другой, тоже знакомой им китовой самкой воспроизвели ей эту запись с помощью погружённого в воду репродуктора. Самка заметно возбудилась, выдала серию ответных сигналов и с интересом стала кружить вокруг судна учёных. Те повторили свою запись – она ответила опять. Потом то же самое третий раз. Ну а затем, поскольку ничего более содержательного сообщить тут китам у учёных по сути не было, они передачу прекратили. На чём «сеанс общения» с животным, собственно, и закончился, толком не начавшись…

Чуть ранее, в мае 2024 в СМИ весьма широко освещалась похожая «история об интересном открытии» других американских учёных, изучающих ультразвуковые сигналы общения кашалотов в Карибском море. И демонстрирующих, что специфические серии щелчков кашалотов – это, похоже, фонетический алфавит и самая близкая к человеческому языку вещь из всего, что наука наблюдает в природе.

Ибо анализ большого массива (около девяти тысяч) записей с образцами акустических коммуникаций между кашалотами даёт основания полагать, что животные комбинируют краткие щелчки в такие устойчивые структуры и длинные последовательности, которые способны доносить самый широкий спектр разных смыслов.

И эта, и предыдущая, в все прочие подобные им истории из нынешних новостей – о попытках общения учёных с китообразными – непременно упоминают сверхмодную ныне тему AI. Потому что именно продвинутым системам искусственного интеллекта предрекают роль лучшего переводчика, способного помочь в понимании «языка щелчков» и налаживании общения человека с этими очевидно смышлёными животными.

Для той части читателей, однако, кто хотя бы немного в курсе всей этой большой темы, такого рода «открытия» и прогнозы вызывают сильное недоумение. По той уже причине, что ни в нынешних публикациях учёных, ни в заметно освещающих их СМИ, нигде там нет ни единого упоминания о важных и интереснейших открытиях других учёных, сделанных в данной области примерно лет 15 тому назад. И убедительно показывавших, что к анализу акустических сигналов китообразных следует подходить в корне иначе, нежели к анализу звуковых коммуникаций человека.

Подробности о том, как именно это надо делать правильно, можно найти в давнем, 2010 года тексте «Межвидовое общение». Здесь же достаточно лишь вкратце напомнить суть.

Группа исследователей-дельфинологов SpeakDolphin.com, которую возглавляет Джек Кассевиц (Jack Kassewitz), работает в г. Майами, Флорида. Много лет изучая коммуникационные особенности дельфинов, Кассевиц и его соратники абсолютно уверены как в наличии у этих животных весьма развитого разума, так и чрезвычайно продвинутого языка общения друг с другом. Язык этот, правда, по причинам давно разошедшихся путей эволюции, мало похож на человеческий.

Результаты исследователей позволяют предполагать, что сложной структуры высокочастотные звуки, издаваемые дельфинами под водой, способны передавать информацию, которая в терминах физики является, по сути, акустической голограммой.

Одним из важнейших прорывов к пониманию сути сигналов и к дешифрованию языка дельфинов стало британо-американское исследование, проведенное SpeakDolphin совместно с английским инженером-акустиком Джоном Стюартом Рейдом (John Stuart Reid). В ходе этого проекта были получены первые адекватные и сделанные в высоком разрешении изображения тех звуков, что дельфины издают в воде.

Ключевым элементом технологии, на которую опирались исследователи, стал так называемый КимаСкоп (см. сайт CymaScope.com) – новый инструмент акустического анализа, сконструированный Рейдом и раскрывающий внутренние подробности в структуре звуков, что позволяет изучать их как визуальную картинку-паттерн.

(«Кима», можно напомнить, по-гречески «волна». Про Киматику, как направление акустики, занимающееся визуализацией звуков и колебаний в целом, рассказывал ранее в Выпуске сюжет «Язык воды для астрофизики и живая киматика Ханса Йенни»)

По сути дела, в основе кимаскопа Рейда лежит тот же принцип, что и у мембран с фигурами Хладни или Ханса Йенни, только в этом приборе в качестве мембраны используется поверхностное натяжение воды («потому что вода реагирует быстро и способна раскрывать сложные структуры в форме звука», как комментирует конструктор). Одновременно все эти тонкие детали вибраций могут быть зафиксированы с помощью цифровой камеры.

Предшествовавшие технологии для анализа звуков дельфинов обычно использовали спектрограф, отображающий звуки китообразных (китов и дельфинов) просто как графики изменений частоты и амплитуды сигнала во времени. Такой подход огрублял и искажал результат, существенно затрудняя анализ, поскольку в действительности звуки китообразных имеют более сложную объёмную структуру.

Кимаскоп же, как полагают его создатели, регистрирует реальные звуковые вибрации, впечатанные в естественную среду обитания дельфинов, т.е. в воду, раскрывая весьма замысловатые визуальные детали в структуре издаваемых животными звуков.

Получающиеся на выходе кимаскопа снимки «кимаглифы», как их назвали, – это куда более точные и стабильно воспроизводимые в сигналах дельфинов структуры, которые как предполагается, позволят сформировать базис лексикона дельфиньего языка, где каждый паттерн представляет собой дельфинье «картинку-слово».

Результаты исследований мозга дельфина свидетельствуют, что области обработки акустической информации занимают там примерно такую же относительную долю, как в мозге человека – области обработки важнейшей для него визуальной информации.

Как поясняет Кассевиц, имеются сильные свидетельства тому, что дельфины способны «видеть» посредством звука – примерно подобно тому, как люди используют ультразвук, чтобы увидеть младенца в материнской утробе.

Прибор же кимаскоп, в каком-то смысле, даё нам первую возможность взглянуть на то, что дельфины «видят» и передают с помощью своих звуков. Можно сказать, что паттерны-кимаглифы похожи на то, что дельфины воспринимают из отражённых сигналов своих собственных акустических лучей и из звуковых лучей других дельфинов.

В последние годы появляется все больше свидетельств тому, что дельфины могут делать акустический снимок объекта и отправлять его другим дельфинам, используя звук как среду передачи информации. Соответственно, выдвигается гипотеза о том, что основной метод коммуникации дельфинов построен на основе акустических изображений.

Более того, в области исследования китообразных в настоящее время имеется теория, согласно которой дельфины в процессе своей эволюции с помощью акустических лучей эхолокации выработали способность передавать сородичам многомерную информацию.

Концептуально эта теория исходит из того, что звук дельфинов расходится в воде не просто волнами, как это общепринято полагать, но распространяется «голографическими пузырями и голографическими лучами». А кимаглифы, соответственно, это своего рода поперечные срезы таких голограмм.

В целом кимаглифы дельфиньих звуков распадаются на три широких категории: свисты-сигнатуры, трели-щебетанье и серии-щёлканья. Среди биологов, изучающих китообразных, имеется общее согласие о том, что свист-сигнатура представляет собой аналог человеческого имени, с помощью которого всякий отдельный дельфин уникально себя идентифицирует. Серии щелчков непосредственно участвуют в процессе эхолокации. Что же касается щебетанья, то эти разнообразные звуки предполагаются как компоненты дельфиньего языка общения.

После 2010 года, насколько можно судить по публикациям сайтов исследователей, их важнейший результат был получен осенью 2015. В тот период при экспериментах с записями сигналов эхолокации дельфинов удалось наладить стабильное дешифрование и получение с помощью кимаскопа таких срезов-кимаглифов, которые достаточно отчётливо отображают объёмные тестовые фигуры разной сложности. Вплоть до изображения человека, специально погружавшегося для опыта в воду.

В следующем, 2016 году отчёт об этих примечательных открытиях был опубликован в научной прессе (Journal of Marine Science: Research & Development), в статье исследователей «Феномен, обнаруженный при визуализации звуков эхолокации дельфинов». После чего события вокруг большого достижения стали развиваться довольно интересно. Или же совсем НЕинтересно – в зависимости от точки зрения…

Фактически – если судить по содержанию сайтов SpeakDolphin и CymaScope – никаких работ по углублению исследований коммуникаций дельфинов как особой формы акустической голографии там больше не проводилось. Если же говорить о других лабораториях и центрах, то там картина подобных исследований – будь то с опорой на новейшие системы ИИ или ещё как – выглядит совсем уныло. Хотя хорошо известно, что средства акустической эхолокации имеются у всех китообразных, информации о том, что некие другие группы учёных развивают данное направление для налаживания общения с китами обнаружить не удаётся.

Иными словами, если говорить о научном сегменте интернета, то про всю эту акусто-голографическую тему в основе коммуникаций китообразных с тех пор и поныне не публикуется, похоже, вообще ничего. Так что либо здесь обозначилось очередное научное табу, либо загадочное и необъяснимое безразличие учёных к явно перспективной теме. Каковы бы ни были причины, в любом случае это неправильно и так быть не должно.

Источники:

Speaking With Whales. By Katarina Zimmer. Nautil.us, September 30, 2024
McCowan B. et al. (2023) Interactive bioacoustic playback as a tool for detecting and exploring nonhuman intelligence: “conversing” with an Alaskan humpback whale. PeerJ 11:e16349

Sperm whale clicks could be the closest thing to a human language yet. By Clare Wilson. New Scientist, 7 May 2024
Daniela Rus et al. (2024) Contextual and combinatorial structure in sperm whale vocalisations, Nature Communications, May 2024

What-the-dolphin-saw: Image of a Submerged Man: Cymatic-Holographic Imaging Technique. CymaScope.com, September 9, 2015
Jack Kassewitz et al. (2016) A Phenomenon Discovered While Imaging Dolphin Echolocation Sounds. Journal of Marine Science: Research & Development. 2016, 6:4

Дополнительное чтение :

Межвидовое общение (2010)
Нелинейная магия ультразвука (2017)
Мозг в фокусе ультразвуковой голографии (2019)

#

Разум животных: ещё книги для полезного чтения

В недавнем выпуске еженедельника New Scientist (Issue 3515) опубликована – под выразительным заголовком «Если бы только могли они говорить» – заметка Криса Шервуда, нынешнего директора британской RSPCA. То есть крупнейшей и старейшей в мире общественной организации по защите животных (Royal Society for the Prevention of Cruelty to Animals – Королевское общество по предотвращению жестокого обращения с животными).

Статья Шервуда посвящена последним инициативам RSPCA в свете двухвекового юбилея их организации, созданной в 1824 году. И вряд ли удивительно, что начинается этот текст с недавних новостей об успехах привлечения ИИ к налаживанию диалога с китобразными:

Пока что это звучит как фантастика, но беседы с животными могут быть делом более близким, чем мы думаем. Ранее в нынешнем году учёными сообщалось об открытии того, что кашалоты в восточной части Карибского бассейна используют фонетический алфавит из 143 комбинаций щелчков. Они описали его как самую близкую к человеческому языку систему, которая когда-либо была обнаружена, и надеются, что смогут освоить общение с этими сложными социальными существами.

Но происходящее касается не только китов. Искусственный интеллект также используется ныне для того, чтобы попытаться понять кошек, летучих мышей и свиней. <…> В RSPCA мы недавно запустили наш проект «Будущее животных», в котором рассмотрены пять сценариев того, как мир может выглядеть для животных – и для нас – в 2050 году. Самые оптимистичные из прогнозов рисуют такое будущее, в котором искусственный интеллект прогрессирует настолько, что мы сможем свободно общаться с окружающими нас животными.

Очень большой вопрос, однако, заключается в том, готовы ли мы, люди, услышать то, что могут нам рассказать животные о своём отношении к человеку. Ведь обычно, когда заходит речь о коммуникациях с животными, то в большинстве своём публика начинает представлять себе, как занятно было бы поболтать со своими кошечками, собачками и другими домашними питомцами.

Но невозможно отрицать, говорит Шервуд, что люди крайне отдалили себя от великого множества других животных, превратив их в предметы потребления и сырьё пищевой промышленности.

Как насчёт мнения тех животных, которые в конечном итоге попадают на наши тарелки или в лаборатории? Таких как цыплёнок, растущий настолько быстро, что к тому времени, когда ему исполняется чуть больше месяца, он уже с трудом стоит на ногах. Таких как курица-несушка, которая проводит всю свою жизнь в клетке размером с лист бумаги. Или как насчёт мнения какой-нибудь из 150 000 лабораторных крыс в Великобритании – этих разумных существ, которые способны решать проблемы, устанавливать тесные эмоциональные связи с людьми и хихикать, когда их щекочут? Ведь всех этих крыс используют просто как расходный материал для экспериментов.

Прямо сейчас такое положение дел легко игнорировать. Потому что это считается нормой, это санкционировано властями и индустрией, да и происходит это всё за закрытыми дверями. Появление искусственного интеллекта для общения с животными сделает намного более сложным притворяться, будто мы ничего об этом не знаем.

Учёные-бихевиористы, как специалисты по поведению животных, и сейчас могут нам поведать, что мы уже общаемся с животными, поскольку мы понимаем язык их тела. Но поскольку это угрожает нашему образу жизни, на самом деле мы просто закрываем глаза на всё то, что они сообщают нам таким способом. Ну а при полноценном двустороннем общении с животными посредством ИИ станет гораздо сложнее игнорировать то, каким образом повседневные решения людей влияют на окружающих нас животных. Пока что, заключает Шервуд,

Я не уверен, что мы готовы к тем вещам, которые они могут сказать. Но услышать их нам необходимо уже по той причине, что будущее всех нас неразрывно связано…

В небольшой заметке Криса Шервуда нет никаких отсылов к дополнительному чтению по столь серьёзному и глубокому вопросу. Однако чуть ранее, в конце сентября 2024, другой журнал Open Mind опубликовал такие рекомендации по выбору чтения созвучной тематики:

Как воспринимать животных на их собственных условиях: список литературы, посвящённой внутреннему эмоциональному миру других видов.

Ныне уже наработан весьма мощный пласт литературы, переосмысливающей традиционные концепции восприятия животных и предлагающей новый, более открытый и всеобъемлющий взгляд на эмоции и личность животных. Среди книг, которые помогают читателям развивать самостоятельное мышление на данный счёт, редакция Open Mind рекомендует такие:

• The Emotional Lives of Animals: A Leading Scientist Explores Animal Joy, Sorrow, and Empathy – and Why They Matter. By Marc Bekoff, with foreward by Jane Goodall. «Эмоциональная жизнь животных: Ведущий учёный исследует радость, печаль и сопереживание животных – и объясняет, почему они так важны.» Автор Марк Бекофф, предисловие Джейн Гудолл (имеется русский перевод). Бекофф, известный как один из первых исследователей эмоций животных, потратил годы на изучение социальных коммуникаций у самых разных видов. Здесь он рассказывает удивительные истории о примерах эмпатии у животных, об их переживаниях горя, об их замешательстве и смущении, об их гневе и любви. И все это с подкреплением научными данными.

• The Soul of an Octopus: A Surprising Exploration into the Wonder of Consciousness. By Sy Montgomery. «Душа осьминога: удивительное исследование чудес сознания.» Автор Сай Монтгомери (имеется русский перевод). От аквариумов Новой Англии до рифов Французской Полинезии, повсюду Монтгомери заводит дружбу с осьминогами, демонстрирующими поразительно разные характеры. От деликатной Афины до напористой Октавии, от любопытной Кали до жизнерадостной Кармы – каждое из этих существ демонстрирует свою сообразительность множеством самых разных способов. Они хитроумно сбегают из заточения, брызгаются водой, играя в подбрасывание мячей, и придумывают бесконечное множество трюков с “ловкостью рук”, чтобы добыть себе еду.

• Who’s a Good Dog? And How to Be a Better Human. By Jessica Pierce. «Кто такая хорошая собака? И как человеку стать лучше.» Автор Джессика Пирс. Через обсуждение типичных собачьих особенностей — что на самом деле чувствуют собаки и что им от нас требуется — Пирс помогает нам наладить межвидовые отношения с нашими ближайшими друзьями из мира животных.

• Dog is Love: Why and How Your Dog Loves You. By Clive D.L. Wynne. «Собака – это любовь: почему и как ваша собака вас любит.» Автор Клайв Винн (имеется русский перевод: «Душа собаки»). В данном исследовании ученого-бихевиориста К. Винна продемонстрировано, что в основе силы собаки на самом деле лежит безграничная способность любить, особенно любить нас. Воистину опыт пробуждения.

• How Animals Grieve. By Barbara King. «Как скорбят животные.» Автор Барбара Кинг (имеется русский перевод). Учёная-антрополог собрала цепь реальных историй — из жизни природы, с ферм и домашних хозяйств — про самых разных животных, скорбящих о потерянных друзьях, детях или спутниках по паре. От слонов, заботливо окружающих свою самку-матриарха, когда она слабеет и умирает, и домашней кошки, потерявшей сестру, с которой она никогда прежде не расставалась, до самки бабуина, скорбящей о своей дочке, представители всех этих видов тоже горюют и печалятся – совсем как мы.

• Wild Justice: The Moral Lives of Animals. By Marc Bekoff and Jessica Pierce. «Дикая справедливость: Нравственная жизнь животных.» Авторы Марк Бекофф и Джессика Пирс. В книге показано, что животные демонстрируют широкий спектр нравственного поведения, включая справедливость, сочувствие, доверие и взаимность. В конечном же счёте авторы приходят к удивительному выводу, согласно которому между людьми и другими биологическими видами нет никакой моральной пропасти. Так что моральные нормы (по убеждению этих учёных) являются эволюционно сформировавшейся особенностью, которую мы, несомненно, разделяем с другими социальными млекопитающими.

Источники:  

If only they could talk. By Chris Sherwood. New Scientist, Issue 3515, 02 November 2024
How to take animals on their own terms: A reading list covering the inner emotional world of other species.
Pamela Weintraub. Open Mind Magazine, September 26, 2024

Дополнительное чтение:

Братья по разуму (2001)
Взрослые дети (2001)
Тайная жизнь и интеллект растений (2020)

 

#

Притча о китах и духах природы

Приближаясь к финалу выпуска, как и было обещано в самом начале, ещё раз вернёмся к книге Мэтта Страсслера «Волны в невозможном море». А именно, к той его притче-фантазии, которая завершает книгу физика-теоретика чем-то вроде торжественной коды во славу науки.

[ начало цитаты ]

И последняя история. Небеса свидетели, я не сценарист, но давайте представим это как фильм.

Примерно через десять тысяч лет после того, как Земля и её люди пережили гигантские потрясения, войны и экономический коллапс, человеческие общества возродились вновь и стали работать над повторным открытием науки и техники. В этом деле им помогают раскопки частично сохранившейся древней библиотеки, тексты которой они пытаются восстановить и перевести.

Доминирующая в этом обществе культура существенно отличается от нашей; теперь её высшим научным приоритетом является изучение жизни на Земле. И вот, изучая морских млекопитающих, численность которых стала намного больше, чем у нас, учёные заметили, что песни китов существенно меняются, когда они проплывают над Марианской впадиной, самым глубоким из каньонов океана.

Для расследования загадки в этот район отправляются специализированные подводные аппараты. Несколько из них бесследно исчезают, но непосредственно перед их исчезновением по линиям связи раздаются странные звуки, почти музыкальные. Наконец, одна сильно повреждённая субмарина обнаруживается. На фотографиях, сделанных её камерой, не видно никаких признаков бедствия или нападения какого-либо животного на судно. Видно лишь то, что чёткость подводной картинки становится размытой.

Учёные сбиты с толку. Затем на одного из тех исследователей, кто изучает эти странные звуки, вдруг снисходит озарение. В Марианской впадине действительно живут неведомые существа — с которыми киты и общаются, — но они невидимы. Они не из плоти и крови, а созданы исключительно из звуковых волн в воде. Так что субмарины записывали не звуки, которые издают эти существа; это были те звуки, которыми они и являются.

Учёные дали этим волновым существам собственное имя: Ундины. Название происходит от французского слова onde, что означает “волна”. Оно отсылает к названию морских духов, которые были частью европейской мифологии со времён эпохи Возрождения. И хотя ундины из древних мифов просто плавали под океанскими волнами, для этих недавно обнаруженных существ, буквально сотканных из волн водной среды, данное имя подходит даже ещё больше.

Некоторое время спустя кто-то ещё задаётся вопросом, а не могут ли подобные существа обитать и в атмосфере. Вскоре эти “ундины Воздуха” действительно обнаруживаются; они состоят из волн ультразвука, неслышного для человека, и живут в стратосфере, по ночам опускаясь в облака, чтобы питаться громом.

Затем обнаруживаются и “ундины Земли”, как источник слабых подземных толчков, с давних пор озадачивавших геологов. Созданные из низкочастотных сейсмических волн в основании континентальной коры Земли, они обитают на берегах расплавленной мантии нашей планеты, выживая за счёт вулканизма.

Глава правительственного научного агентства, цитируя труды древних философов (называвших четыре первоэлемента всего: Земля, Воздух, Вода, Огонь), формирует специальную оперативную группу для поиска существ, живущих в пламени лесных пожаров.

Однако двое молодых бунтарей, главные герои нашего фильма, настроены скептически. Зарывшись в труды древней библиотеки, они узнают благодаря одному из текстов, что свет сам по себе является волной. Они тайно организуют команду для поиска жизни, созданной из волн дневного света. К великому разочарованию, найти ничего им не удаётся. Хуже того, когда информация об их неудаче просачивается в прессу, они становятся объектом всеобщих насмешек.

Тогда один из друзей предлагает им такую идею. Быть может, светоносные ундины просто не могут выживать в атмосфере Земли, с её водяными парами, туманами и облаками. А потому, наверное, им следует поискать за её пределами. Быть может, то пустое пространство, что окружает Землю, тоже переполнено жизнью. Только представьте себе – космические ундины, гиганты света, свободно перемещающиеся среди звёзд.

Идея эта была как удар молнии. Впервые в данной культуре будущего, сосредоточенной на изучении очевидной, окружающей людей жизни, внимание учёных вдруг обращается к ночному небу. Чтобы заручиться поддержкой в своём астрономическом начинании, наши герои проводят публичные презентации под названием “Ундины Космоса?” – для всех, кто готов их слушать.

“На основании всего того, что нам известно, Вселенная в изобилии наполнена волновыми существами”, – говорят они в своих выступлениях. – “Только представьте себе, какая это была бы радость – обнаружить, что сам космос является живым!”

Наши герои убедительны, так что пожертвования идут рекой. По старинным образцам построены телескопы. Вооружившись малопонятными текстами из прошлого, их команда создаёт радиоантенны и запускает воздушные шары с микроволновыми детекторами в верхние слои атмосферы. Они собирают огромное количество данных об электромагнитных волнах на разных частотах. Их ассистенты лихорадочно изучают эти данные в поисках признаков организованных структур, которые могли бы раскрыть природу живой вселенной.

Десятилетия поисков, однако, проходят безуспешно…

[ конец цитаты – но не притчи ]

В каждой фантастической (да и в любой другой интересной) истории, как известно, принципиально важным элементом является финал. А среди тех особо выдающихся произведений фантастов, что были им, по сути, неведомо как и кем «спроецированы в мозг словно кино на экране», финал обычно становился известен записывающим не сразу, а некоторое время спустя. Ибо – «таков протокол» (подробности и конкретные примеры на данный счёт от самих писателей можно найти в тексте «Как пишется мощная фантастика» ).

Судя по тому скомканному и невыразительному финалу, который придумал для своей занятной притчи Мэтт Страсслер, отложенной передачи с подобающим завершением он дождаться просто не сумел. То ли по незнанию протокола, то ли потому что «не сценарист», то ли сроки сдачи книги в издательство поджимали.

Как бы там ни было, интригующую завязку про китов, субмарины и звуки океана автор просто слил и забыл, не развязав вообще никак. Вместо этого – как принято у учёных для подгона итоговой формулы под результаты наблюдений – в финал притчи Страсслер вставил свою собственную книгу. Как отысканное потомками «откровение из науки прошлого» – для наставления на путь истинный учёных будущих поколений.

Иначе говоря, профессора-теоретика ничуть не заботит, что восхваляемая им нынешняя фундаментальная физика вообще ни в каком приближении не способна давать внятные ответы на важнейшие вопросы науки о происхождении жизни и о природе сознания. А потому автору словно невдомёк, что одной из причин «гигантских потрясений, экономического коллапса и ужасных войн», реально грозящих человечеству, является и принципиальное непонимание устройства Природы у современной науки…

Из этой унылой картины совершенно не следует, к счастью, что среди учёных сегодня нет людей, создающих ныне физику существенно новую. Такие учёные определённо имеются, их немало, они активно работают и тоже пишут, бывает, весьма интересные содержательные книги. Про две из таких работ – помогающих выявлять «организованные структуры для постижения природы живой вселенной» – рассказывают финальные сюжеты выпуска.

Источники:

Matt Strassler. Waves in an Impossible Sea: How Everyday Life Emerges From the Cosmic Ocean. New York: Basic Books, 2024

Дополнительное чтение:

Как пишется мощная фантастика: оккультная сторона занятия (2019)
Грибы, сцепленный мир и распределённый интеллект (2021) 
Топология осьминога и анатомия космоса (2023)

 

#

Книга о чудесах и загадках спина (и при чём здесь киты)

Летом 2024 британское издательство Oxford University Press выпустило примечательную книгу индийского теоретика Индубалы И. Сатьи, работающей профессором физики в одном из университетов США. Отчётливо многонациональный аспект этой затеи здесь хотелось бы сразу подчеркнуть, поскольку другое будущее и для науки, и для всего человечества формируется только так – через стирание государственных границ и объединение всех наций для решения общих задач.

Второй важнейший аспект новой книги закодирован в её названии: «Чудо квантового спина: 200 лет открытия в золотую эпоху математики и физики». За этими словами сокрыта воистину удивительная история о растянутом на века – в некотором смысле даже на тысячелетия – и продолжающемся до сих пор процессе открытия человеком странного и загадочного феномена природы. Ибо квантовые особенности спина как собственного вращения объекта постепенно обнаруживаются наукой в основах всего. От многослойного устройства пространства и живой структуры материи, до общих механизмов времени и сознания.

Третий (несколько парадоксальный, но) очень важный аспект книги – это то, чего там нет… Ибо с опорой на богатое собрание фактов в книге Инду Сатьи грамотным учёным будет намного проще изучать и разрабатывать те малоизвестные особенности физики и математики спина, которые автор включить в свою работу не смогла. По разным, судя по всему причинам, – начиная от неведения и заканчивая строгими научными табу. (Одна из главных задач табу, собственно, в том и состоит, чтобы некоторые очень важные факты были неизвестны даже специалистам.)

И четвёртый (здесь не самый важный, но эмоционально цепляющий) аспект истории – это тема китов. Точнее, одного «самого одинокого кита на планете», в глубинах океана поющего свою китовую песню на уникальной, свойственной лишь ему одному частоте. В книге о чудесах квантового спина нет абсолютно ничего ни про китов, ни про физику воды. Но вот на персональной веб-странице профессора Инду Сатьи ссылка на трогательную историю про «52-герцевого кита» не только имеется, но и служит своего рода дополнительным связующим звеном для включения важной темы спина в данный выпуск новостей.

Сжатый формат новостей не позволяет с подробностями рассказать о том впечатляющем множестве разных тем, которые с одной стороны глубоко освещаются в книге Сатьи, а со стороны другой то и дело становятся предметами расследований проекта kniganews. Но благодаря всем этим многочисленным взаимосвязям здесь вполне возможно отметить такие места книги «Чудо квантового спина», которые не только могут, но и должны выводить учёных на разработку тех очень нужных для прогресса направлений, что на данный момент в науке игнорируются либо старательно замалчиваются.

В книге Сатьи реально много и содержательно рассказывается о важности геометрических алгебр Клиффорда и о твисторах Пенроуза, но ни единым словом не упоминается фибрация Хопфа. То есть структура, не просто тесно связанная с математикой Клиффорда и Пенроуза, но и фундаментально важная для понимания единого устройства всего, что есть во вселенной.

В книге про «Чудо квантового спина» подробно исследована обширная предыстория вопроса о вращающихся объектах, благодаря чему можно отчётливо увидеть взаимосвязи между уравнениями Эйлера, появившимися в математике аж XVIII века, и математической физикой кварков, созданной во второй половине века двадцатого. Но при этом в книге нет абсолютно ничего про замечательные результаты математика Владимира Арнольда, который по сути одновременно с открытием физиками кварков в 1960-е годы выявил нечто очень похожее в математике уравнений Эйлера для вращения жидкости…

Ещё одна важная тема в книге Инду Сатьи – это развёрнутый рассказ о масштабном проекте Дэвида Хестенса, сосредоточенном на переформулировании математического инструментария физиков в термины геометрических алгебр Клиффорда. Что нередко позволяет открывать для давно известных всем формул существенно новые следствия и феномены. Особо замечательные результаты такого рода Хестенсу удалось получить для релятивистского уравнения Дирака (благодаря которому спин частиц и появился впервые в квантовой механике естественным образом, а не как искусственно встраиваемый прежде постулат).

И хотя множество загадочных свойств у квантового спина частиц – это, собственно, центральная тема всей данной книги, в ней нет ни единого упоминания об одном особо озадачивающем и старательно замалчиваемом феномене. Суть которого в невидимости, фактически, друг для друга частиц с антипараллельными спинами. Подробности об этом многократно подтверждённом, но запрещённом к упоминанию свойстве квантовых частиц собраны в главе Книги Новостей «Словно один сквозь другого» .

Здесь же достаточно отметить, что именно через этот «феномен Алана Криша» физикам проще всего начать практическое освоение идеи о тонких мирах и слоях мультиверса, незримо сосуществующих в одном и том же пространстве с миром наблюдаемой нами физики. Эта подрывная идея отчётливо противоречит, казалось бы,  фундаментальному «принципу запрета Паули.» Но если смотреть чуть иначе , то по сути примерно так же работают системы фазового и частотного уплотнения каналов в наших системах коммуникаций.

И напоследок, о ещё одной в высшей степени загадочной особенности квантового спина – про которую говорить никогда не запрещалось, но до сих пор все говорят по-разному и противоречиво. Хотя концепции квантового спина исполнилось, считай, уже сто лет, у физиков до сих пор нет консенсуса в ответах на следующий «совсем простой» вопрос: Так что же именно там в частице вращается?

Ибо согласно доминирующим и поныне в науке мнениям, «Квантовые частицы вроде электрона не вращаются вообще» . Ибо своим вращением они нарушали бы священные догмы и запреты теории.

Ну а поскольку на самом деле частицы, конечно же, вращаются (пусть и непонятно как для теоретиков), придти к всеобщему принятию этого факта придётся через «взлом» или хакинг догм и запретов. О том, как это делается, рассказывает следующий сюжет.

Источники:

Indubala I. Satija. The Wonder of Quantum Spin: 200 Years of Discovery in the Golden Era of Mathematics and Physics. Oxford University Press, 2024
Professor Indu Satija home page, Department of Physics and Astronomy, George Mason University
The Loneliest Whale in the World? By Kieran Mulvaney. Washington Post, 26 Jan 2017

Дополнительное чтение:

Математика Клиффорда в фибрации Хопфа и твисторах Пенроуза: Фундамент Хопфа (2020); Программа Клиффорда как рубеж и перспектива; Тахионный кристалл Клиффорда-Хопфа (2022)

Уравнение Эйлера-Арнольда и кварки как инварианты вращения жидкости: Назад к Эйлеру как вперед к Арнольду (2018) ; Живая материя как дуальность частица-вихрь (2022)

Алан Криш и феномен невидимости спин-поляризованных частиц: Словно один сквозь другого (2011)
Уравнение Дирака в основах устройства разума и биологии : Асимметрии метаболизма в биофизике частиц (2019) ; Четыре разума и одна большая память (2023)

#

Книга о другой физике и хакинг теорем запрета (No-Go)

Весной этого года из печати вышла по всем статьям отличная научно-популярная книга – и одновременно автобиография – под вкусным, как иногда говорят, названием «Красота падения: жизнь в погоне за гравитацией». Автором же этой замечательной книги является Клаудиа де Рам. Не просто выдающаяся женщина-учёный и соавтор dRGT (теории массивной гравитации), но также дайвер-аквалангист, лицензированный пилот самолётов, астронавт, прошедшая полную программу подготовки в Европейском космическом агентстве (но не долетевшая, к сожалению, до космоса). И плюс ко всему этому мама трёх дочек и профессор физики в лондонском Империал Колледже…

По занятному – но почему-то даже неудивительному – совпадению самая первая часть в книге К. де Рам озаглавлена «Универсальный язык» (A Universal Language). То есть точно так же, как и весь данный выпуск Других Новостей. Для книги «Красота падения», впрочем, в качестве универсального выбран не язык воды (хотя и это важный элемент истории), а язык гравитации.

Ибо в научном мире Клаудиа де Рам наиболее известна своими теоретическими работами, в которых математически строго показано, что альтернативная концепция «массивной гравитации» является не только самосогласованной, но и работоспособной. Под этим названием понимается такая модификация квантовой гравитации, где гравитон, гипотетическая частица гравитационных взаимодействий, имеет массу. Иначе говоря, распространяется со скоростями меньше скорости света.

Массивный гравитон мог бы помочь с прояснением целого ряда загадочных мест в устоявшейся теории. Но главная проблема с подобным подходом прежде была в том, что практически все учёное сообщество уже давно сошлось во мнении о невозможности существования массивных гравитонов. Потому что такое допущение сильно нарушало целый ряд «теорем запрета» (no-go theorems), которые разными способами доказывали математическую несогласованность даной гипотезы.

Однако, Клаудии де Рам занимавшейся поначалу совсем другой проблемой, попутно (и параллельно с работавшими независимо от неё Габададзе и Толли) удалось продемонстрировать, что всё тут на самом деле обстоит не так. Иначе говоря, все эти no-go-теоремы трактовались слишком обобщённо, запрещая даже то, чего условия задачи не предусматривали. В итоге же результаты де Рам, Габададзе и Толли – известные ныне как модель dRGT – открыли для научного сообщества новые интересные области исследований.

В одном из недавних интервью Клаудиа де Рам вспоминала этот драматичный эпизод такими словами:

Я не из тех людей, которые входят и заявляют: «Послушайте, у меня есть вот такая сумасшедшая идея, которая изменит мир, так что в погоне за ней я собираюсь разрушить всю мою карьеру». Ведь теоремы No-Go существуют далеко не просто так. Они говорят вам, что при выполнении ясных и естественных условий определённые вещи совершенно точно происходить не могут.

Единственная причина, по которой я стала присматриваться к этим теоремам более пристально, была в том, что у нас появился чёткий пример, который не подходил под эти условия. Поначалу это очень смущало. Ведь у вас имелось логичное и строгое доказательство того, как должны происходить вещи. Но также у вас был и такой пример, который категорически не желал делать так, как предписано. Это говорило нам, что должен быть, получается, какой-то путь для обхода теорем запрета.

Тогда вы тщательно и кропотливо, шаг за шагом начинаете проверять, почему и где именно ваш пример не подходит для теорем No-Go. И в итоге вы выявляете такие условия, которые теоремы запрета на самом деле не учитывают…

Рецепт «хакинга No-Go» от Клаудии де Рам, как несложно сообразить, носит вполне универсальный характер. И чрезвычайно важен для выведения из кризиса и перестройки всей фундаментальной физики. Ибо нынешнее здание фундаментальной науки со всех сторон бдительно огорожено многочисленными догмами и теоремами запрета. И в то же время у учёных имеется множество абсолютно достоверных примеров, эти догмы и запреты опровергающих.

Пока что практически все эти примеры обычно удавалось «заметать под ковёр».

Но времена меняются, однако…

Источники:

Claudia de Rham. The beauty of falling: a life in pursuit of gravity. Princeton University Press, 2024
Claudia de Rham on Modifying General Relativity. The Mindscape Podcast by Sean Carroll, #271, April 1, 2024
Feeling Gravity’s Pull. By Fotini Markopoulou. Nautil.us, September 13, 2024

Дополнительное чтение:

Живая физика сверхтекучести (и при чем здесь гравитация)
Природа самообмана в точных науках (2018)
Тюрьма для Ассанжа и Законы сохранения для физики (2021)
А времена, они меняются… (2023)

#  The END  #