Интересные новости и факты (физика, техника)

[ArefievPV]

В копилку (весьма интересно и информативно):

Двухэтажное торнадо
https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/436703/Dvukhetazhnoe_tornado

Вихревое «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.

[ArefievPV]

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

Физики 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

Международная 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):

Шокирующая правда о преломлении!


...
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.

[ArefievPV]

Метаматериал превратили в непрерывный кристалл времени
https://nplus1.ru/news/2023/04/25/metamaterial-CTC
Нужный эффект возник благодаря взаимодействию механических и оптических резонансов

Британские физики реализовали непрерывный временной кристалл в оптомеханическом метаматериале. Получить нужную фазу в массиве золотых наностержней удалось за счет облучения его инфракрасным светом, который индуцирует в наностержнях дипольный момент. Исследование опубликовано в Nature Physics.

Кристаллизацию жидкости можно отнести к спонтанному нарушению симметрии относительно трансляции на произвольное смещение в пространстве. В 2012 году американский физик Фрэнк Вильчек предложил распространить эту идею и на время, сформулировав концепцию кристалла времени (или временного кристалла).

Первой физической реализацией этой идеи в 2016 году стали кристаллы в дискретном времени. Если некоторая система подвергается периодическому воздействию, которое разбивает время на дискретные участки, то на период накачки непрерывная симметрия редуцируется до дискретной симметрии относительно трансляций. Идея дискретных временных кристаллов основана на спонтанном нарушении уже этой, редуцированной симметрии.

После создания дискретных временных кристаллов физики продолжили попытки создания и непрерывных кристаллов, даже несмотря на фундаментальные трудности, которыми обладает исходная идея Вильчека. Впервые создать такой кристалл удалось в 2022 году физикам, исследовавшим атомный бозе-конденсат, накачиваемый равномерно усиливающимся лазерным светом в резонаторе. На этот раз непрерывный кристалл времени увидели физики из Саутгемптонского университета под руководством Николая Желудева (Nikolay Zheludev) с помощью двумерного фотонного метаматериала.

Метаматериал, который использовали физики, представлял собой нарезанную на полоски мембрану из нитрида кремния. На каждую полоску ученые нанесли золотые наностержни, поддерживающие плазмонный резонанс на длине волны близкой к 1550 нанометрам. Сами полоски могли изгибаться, колеблясь с частотами в окрестности одного мегагерца.

Идея эксперимента заключалась в облучении массива наностержней светом на резонансной для них частоте. В результате этого в них индуцировался дипольный момент, который заставлял стержни с соседних полос притягиваться и отталкиваться. Раскачивание полос изменяло долю пропущенного инфракрасного излучения, которую и измеряли авторы работы.

При небольшой мощности лазера (менее десятков микроватт) колебание полос носило случайный характер. С ростом мощности эти колебания начали синхронизироваться, причем по мере ее увеличения спектр модуляции коэффициента пропускания менялся от постоянного к периодически меняющемуся во времени. В нем сильнее проявлялась вторая гармоника, вызванная ангармоничностью колебаний полос, а также появлялся периодически возникающий и исчезающий низкочастотный хвост.

Такие колебания обладали устойчивостью с малым возмущениям, а также демонстрировали гистерезис при увеличении и уменьшении мощности лазера. Физики также убедились, что в режиме сильной синхронизации периодические изменения спектра начинаются со случайной фазы. Все эти факторы и послужили характерными признаками непрерывного временного кристалла.

Помимо кристаллов времени группа Желудева известна своим интересом к необычным конфигурациям электромагнитных полей. Мы уже рассказывали, как физики разработали метаматериал, с помощью которого можно получить электромагнитные «летающие пончики», а также исследовали участие спина в формировании у атомов тороидного дипольного момента (анаполя).

[ArefievPV]

Как выглядят квантовые процессы? [Veritasium]

Необычный и несложный эксперимент с каплями приоткрывает дверь в мир квантовой механики.

[ArefievPV]

«ГЛАВНЫЕ КИРПИЧИКИ МИРОЗДАНИЯ — НЕ ЧАСТИЦЫ, А КВАНТОВЫЕ ПОЛЯ». Д.Ф.-М.Н. АЛЕКСЕЙ СЕМИХАТОВ

Каким образом математика соотносится с нашим физическим миром? Удивительно, как много раз нам удавалось находить математические средства для приемлемого описания мира — начиная с падающих тел и планет и заканчивая строением атома и глобальной структурой Вселенной.

Но сегодня мы близки к исчерпанию запаса простоты: с разных сторон нас окружают сложные физические системы, с которыми нам трудно обращаться математически, считает известный ученый Алексей Семихатов.

О математическом взгляде на структуру нашей реальности, странностях квантового мира и не только, физик и математик рассказал в интервью для портала «Научная Россия».

[ArefievPV]

Неравенства Белла без лазеек проверили на сверхпроводящих кубитах
https://nplus1.ru/news/2023/05/11/loophole-free-bell-inequality
Для этого их разнесли более чем на 30 метров

Simon Storz et al. / Nature, 2023; N + 1

Физики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха с коллегами из нескольких стран смогли впервые провести проверку неравенств Белла без лазеек с помощью сверхпроводящих кубитов. Для этого они разнесли криостаты на 30 метров и добились очень короткого (не более 50 наносекунд) времени считывания. Все вместе это позволило гарантировать, что никакой гипотетический скрытый сигнал не смог бы повлиять на результаты проверки. Исследование опубликовано в Nature.

Эйнштейну не нравилась вероятностная интерпретация квантовой механики. Вместе с Подольским и Розеном он в 1935 году написал статью с описанием парадокса — мысленного эксперимента с двумя разнесенными частицами, квантовая связь между которыми якобы нарушала принцип причинности. В 1964 году Джон Белл предложил математический способ, как с помощью неравенств доказать, на самом ли деле квантовая механика управляется вероятностными законами, или в ее основе лежат некие, еще не понятые физиками скрытые параметры. Экспериментальная проверка неравенств Белла началась лишь спустя десятилетия, подтвердив ошибочность теории скрытых параметров. Подробнее об этой истории мы писали в материале «Бог играет в эти игры», посвященному Нобелевской премии по физике 2022 года.

Проверка неравенств Белла — это не единомоментный процесс. Каждая следующая экспериментальная реализация оставляла небольшие лазейки, которыми можно было бы объяснить опыт, не отказываясь от локальной теории скрытых переменных. Но с 2015 года физикам наконец-то удалось закрыть их все, сначала с помощью дефектов в алмазе, затем фотонов и плененных атомов.

Теперь же очередь дошла и до проверок без лазеек на сверхпроводящих кубитах. Это случилось благодаря Зимону Шторцу (Simon Storz) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и его коллегам из Испании, Канады, США, Франции и Швейцарии. Им удалось провести проверку для кубитов, разнесенных более, чем на 30 метров. Благодаря такому большому расстоянию и высокой скорости считывания физики показали, что никакой гипотетический скрытый сигнал не смог бы повлиять на исход проверки, даже двигаясь от одного кубита к другому на световой скорости.

С самых первых белловских экспериментов физики находили и закрывали множество лазеек. Например, недостатком эксперимента на фотонах долгое время было малое число запутанных пар. Из-за этого всегда можно было утверждать, что набранная статистика отражает лишь свойства некоторого подмножества от полного множества, в котором неравенства выполняются. Однако в конечном счете гипотезу о скрытых параметрах можно отвергнуть, если гарантировать, что никакой скрытый сигнал — во всяком случае, на световой или досветовой скорости — не успеет передаться от одного измерения до другого. Для этого кубиты должны быть достаточно далеко, а время считывания должно быть достаточно коротким. Наконец, физики обязаны накопить приличную статистику измерений, прежде чем делать выводы.

Решению этих технических задач для сверхпроводящей платформы была посвящена работа атомов. Такие кубиты основаны на способности тока находится в суперпозиции направлений течения в сверхпроводящем контуре. Для их запутывания необходимо передавать между кубитами микроволновые фотоны, причем канал их передачи также должен находится при сверхнизких температурах.

Ученые справились со своей задачей, разместив свои криостаты в подземных помещениях. Ключом к успеху стало достижение времени считывания, равного 50 наносекундам, со степенью совпадения 98 процентов. Расчеты показали, что, достаточно будет разделить события проверки кубитов 33 метрами. В этом случае у физиков остается запас в 10 наносекунд, которого достаточно, чтобы закрыть лазейку — скрытый сигнал не успеет повлиять на результат.


Схема всех установки (сверху) и фотографии отдельных ее участков (снизу)
Simon Storz et al. / Nature, 2023

Чтобы минимизировать разрушение запутанности, переносимой микроволновыми фотонами по волноводу, физики упаковывали последний в 30-метровую трубу, в которой поддерживали температуру 50 милликельвин. Сами кубиты содержались при температуре в 20 милликельвин. Всего ученые провели четыре последовательных эксперимента, в каждом из которых было более миллиона тестов. В результате статистический параметр неравенства оказался равен S  = 2,0747 ± 0,0033 — другими словами, неравенства Белла нарушаются со значимостью в 22 стандартных отклонения.

Помимо самого факта белловской проверки без лазейки, работа авторов прокладывает технологический путь к построению распределенных квантовых сетей на основе сверхпроводящих кубитов. Недавно мы рассказывали об аналогичных успехах для ионных кубитов — там квантовую запутанность передали на 230 метров.

P.S. Пришла в голову совсем безумная гипотеза…
 
А если допустить, что связь (взаимодействие) «находится» вне нашего пространства-времени и, соответственно, «скорость взаимодействия» больше скорости света (вплоть до мгновенной, ведь ежели «убрать» временнОе измерение, то и понятие скорость теряет смысл)?
 
Тогда, взаимодействие между спутанными объектами есть, но скорость этого взаимодействия из нашего пространства-времени определить невозможно, поскольку в пространстве, через которое это взаимодействие «закорочено», времени (нашего временнОго измерения) нет.
 
Может, спутанность означает возникновение связи в иной пространственной размерности (как бы, «закорочение» связи только через чисто пространственные измерения)?
 
То есть, переход в состояние спутанности объектов, находящихся в четырёхмерном пространстве-времени, является редукцией/схлопыванием пространственной размерности от «3+1» (четырёхмерного пространства-времени) до «3» (трёхмерного пространства). Типа, возникновение спутанности – это аналог некоего «короткого замыкания», «пробоя».

Кстати, для нас самих (и прочих объектов), находящихся в нашем четырёхмерном пространстве-времени, причинность в таком случае не нарушается, и время не «поворачивается вспять».

Напомню: любая связь – это ВЗАИМОдействие (то есть, прямое действие плюс обратное действие).

[ArefievPV]

Как нарушить законы физики на яхте?

В начале мая я был в чартере по Средиземному морю на парусной яхте. И обнаружил, что физики в этом деле полным-полно! Причем, часто работает она крайне необычно.
Парус, якорь, корпус, волны, ветер – все устроено совсем не так, как я себе представлял. И порой настолько непривычно, что даже кажется, нарушаются законы физики!

В этом выпуске разбираемся, как идти под парусом против ветра, почему даже высоченные корабли не переворачиваются, за счет чего голое железо не ржавеет под водой, почему не якорь держит корабль, а цепь, как разогнаться быстрее ветра и многое другое!

ТАЙМКОДЫ:

0:00 Корабль Пруссия.
0:28 Максимальная скорость и волновой кризис.
2:05 Intro.
3:15 Суперкратко о поездке.
3:52 Интересное наблюдение об IT.
5:34 Почему корабли не переворачиваются? (Остойчивость).
7:43 Как идти против ветра?
10:44 Как разогнаться быстрее ветра?
12:36 Почему яхту держит не якорь, а цепь?
13:39 Катодная защита.
16:02 Outro.

[ArefievPV]

Для эволюции роботов люди больше не нужны.
https://www.cnews.ru/news/top/2023-07-04_dlya_evolyutsii_mashin_chelovek
ИИ впервые создал процессор с нуля

Процессор на архитектуре RISC-V, спроектированный ИИ самостоятельно, по производительности оказался примерно как допотопный Intel 80486. И тем не менее, исследователи, обучавшие ИИ проектировать процессоры, гордятся достижением.

Машина создает машину

Искусственный интеллект (ИИ) в автономном режиме разработал новый процессор. По производительности, однако, он оказался примерно на уровне процессора Intel i486 1989 г. выпуска. Тем не менее, и это считается достижением.

Группа исследователей из Китая опубликовала работу под названием «Расширяя горизонты машинного проектирования: автоматизированная разработка CPU искусственным интеллектом».

В публикации описан процесс создания нового промышленного процессора на открытой архитектуре RISC-V, который занял менее пяти часов.

Авторы работы заявили, что автоматизированная разработка заняла в 1000 раз меньше времени, чем если бы над таким чипом трудилась группа разработчиков-людей.

Целью исследователей было ответить на вопрос, способны ли машины в принципе проектировать процессоры так же, как люди.

Более ранние разработки чипов с использованием ИИ имели более ограниченный масштаб и область применения. Исследователи хотели проверить, способна ли машина осуществить весь процесс до конца.

Ввод-вывод, наблюдения и результат

Процесс обучения ИИ заключался в наблюдении за вводом и выводом данных нескольких разных физических процессоров. На основе этих показателей ученые сгенерировали бинарную диаграмму спекуляции (BSD). Так называется графический инструмент, который используется для анализа и прогнозирования различных альтернативных сценариев или исходов. Полученная диаграмма позволяет структурировать и визуализировать возможные варианты исходов, опираясь на двоичный подход, то есть предлагая два взаимоисключающих события или состояния.

Применив принципы расширенного метода Монте-Карло и булевы функции, исследователям удалось повысить точность и эффективность процедуры проектирования со стороны ИИ.

По существу машину обучили только на базе данных о вводе-выводе, без предъявления ей программного кода.

Созданный машиной процессор выполнен по 65-нанометровому техпроцессу, на базе набора инструкций RISC-V32IA. Его максимальная тактовая частота составила 300 МГц. Для оценки реальной производительности на данном процессоре запустили операционную систему Linux (с версией ядра 5.15) и бенчмарки SPECCINT2000 (стандарт 1999 г.) и Dhrystone.

Результаты оказались не слишком впечатляющими: производительность процессора оказалась примерно на уровне процессора Intel 80486, притом, что максимальная тактовая частота первого поколения этих процессоров составляла 25-33 МГц. При этом процессор продемонстрировал чуть лучшие результаты, чем, например, AcornArchimedesA3010 1992 г. выпуска, вычислительную основу которого также составлял RISC-процессор, правда, с тактовой частотой всего 8 МГц.

Тем не менее, исследователи гордятся тем, что машина, на основе сгенерированной ими BSD, «смогла с нуля изобрести архитектуру фон Нейманна».

Куда дорожка заведет

Как пишет Tom'sHardware, такой подход может иметь далеко идущие практические последствия. Исследователи полагают, что применение ИИ позволит резко сократить время, необходимое для изначальной разработки и оптимизации, в рамках уже существующей полупроводниковой отрасли. В заключении авторы работы задаются вопросом, откроют ли полученные ими результаты путь к созданию саморазвивающейся (самоэволюционирующей) машины.

«Сама идея машины, которая может развиваться самостоятельно, выглядит, как минимум, неоднозначно, а как максимум — создает отсылки к постаполкалиптической фантастике, — отмечает Алексей Водясов, технический директор компании SEQ. — Рано или поздно такая машина, скорее всего, появится, но если она будет иметь возможность каким-либо образом влиять на жизни людей, это может привести к катастрофе».

Данная работа — не первая, где ИИ использовался в разработке процессоров. Весной 2023 г. Nvidia применила искусственный интеллект для оптимизации проектирования своих чипов, в то время как в компании Synopsis воспользовались программным комплексом DSO.ai при проектировании 200 специализированных процессоров.

Но, похоже, это первый случай, когда машина создала процессор целиком самостоятельно.

P.S. Название заметки какое-то категоричное слишком, пусть будет на совести журналистов.

[ArefievPV]

Что придет на смену Wi-Fi?

Количество пользователей беспроводных сетей увеличивается, датчики умного дома все сильнее загружают Wi-Fi, аппетиты гаджетов к трафику растут не по дням, а по часам, контент становится все тяжелее и тяжелее!

Чтобы удовлетворить потребность в возрастающем интернет-трафике, на смену устаревающим стандартам связи приходят новые: Wi-Fi 7, 5G и другие. И пока со своей задачей справляются.

Но что будет дальше? Как будут развиваться беспроводные технологии? Появится ли другой физический принцип передачи информации? На что будет способен ваш роутер в будущем? Как мы будем подключаться к интернету через 10, 20, 30 лет? В этом выпуске отвечаем на все эти интригующие вопросы!

ТАЙМКОДЫ

0:00 Pre-roll.
0:20 Хеди Ламар. Изобретательница принципа Wi-Fi, Bluetooth и GPS.
2:31 Intro.
4:08 От чего зависит скорость беспроводного интернета?
6:26 Как можно ускорить Wi-Fi?
8:51 Каким будет Wi-Fi в будущем?
9:31 Профессия Python-разработчик.
11:42 Необычные применения Wi-Fi.
14:50 Li-Fi.
18:30 Быстрые нейтроны.
20:00 Терагерцовое излучение (Т-лучи).
22:46 Wi-Fi или сотовая связь?
24:11 Высотные псевдоспутники (Loon, HAPSMobile).
26:13 Starlink.
28:31 Прямое подключение смартфона к спутникам (Lynk, AST SpaceMobile).
30:43 Outro.

[ArefievPV]

Квантовое байесианство | QBism | Необъективная реальность и агентный реализм

Развитие квантовой механики началось с 20-х годов прошлого века и было настолько стремительным, что у физиков, стоявших у истоков этой удивительной науки, появились веские основания для оптимизма. Они ожидали, что с открытием мельчайших частиц и новых законов, вот-вот подойдут к тому, чтобы окончательно разобраться с устройством Вселенной. 
 
Однако спустя сто лет, уверенность в том, что мир предстанет перед нами с полным теоретическим описанием, так и осталась на стадии ожидания. И всё же, в прошедшем столетии ученые «копнули» достаточно глубоко, чтобы понять, что реальность не такая, какой кажется. Согласно высказыванию известного физика Шона Кэрролла (Sean Carroll): “фундаментальная природа реальности может резко отличаться от привычного мира объектов, движущихся в пространстве и взаимодействующих друг с другом”.
 
Оказалось, что на базовом уровне реальность описывается очень специфическим набором математических правил, известных теперь как квантовая механика. Тем не менее, среди ученых до сих пор существует множество несовместимых мировоззрений, связанных с истолкованием описания природы физического мира квантовой наукой.
 
И если в копенгагенском толковании – главная роль отводится измерительному прибору, то в Многомировом – состоянию самого исследователя, то есть наблюдателя, который и создает квантово-механическую модель природы. В XXI веке такая интерпретация стала наиболее популярной и одно из ее ответвлений получило название – Квантового байесианства (Quantum Bayesianism), сокращенно – Кубизм (QBism).......

[ArefievPV]

Ссылка в дополнение к предыдущему сообщению:

Квантовое байесианство
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B5_%D0%B1%D0%B0%D0%B9%D0%B5%D1%81%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE

[ArefievPV]

Величайшие ошибки, изменившие мир!

История полна примеров, когда небольшие ошибки приводили к большим последствиям. Это может быть научное открытие, глобальный миф, культурный феномен, а может даже катастрофа или геополитические изменения!

В этом выпуске говорим о величайших ошибках, связанных с физикой, которые изменили мир!

ТАЙМКОДЫ
0:00 Шпинатный бум.
2:09 Intro.
4:19 Ошибки перевода.
7:09  Ошибка в 100 раз, спасшая миллионы (кардиостимулятор).
9:07 Оловянная чума.
14:04 Инженерные ошибки, и не только (небоскреб Walkie-Talkie).
16:28 Плотина Вайонт.
19:28 Воробей - враг народа.
22:54 Жизнь на Марсе.
26:33 Outro.

[ArefievPV]

Где теория относительности в обычной жизни встречается?

Теория относительности отписывает много удивительных явлений, вроде замедления времени, черных дыр и гравитационных волн. Вот только происходит это в экстремальных условиях на гигантских скоростях, в мощнейших гравитационных полях и при ядерных взрывах.

Означает ли это, что в повседневной жизни эффект теории относительности совсем не заметны? Вовсе нет! Оказывается, вокруг нас полно примеров, где теория Эйнштейна имеет решающее значение! Явления, гаджеты, химические элементы – многое было бы другим, если бы теория относительности не работала.

ТАЙМКОДЫ
0:00 Музыкальная катушка Теслы https://clck.ru/3659KC.
0:32 Земля - плоская?
1:52 Intro.
3:09 Полезные профессии и английский.
5:26 Эффекты теории относительности.
6:55 Спутниковые навигационные системы (GPS, ГЛОНАСС, BeiDou, Galileo).
10:41 Релятивистское нивелирование.
13:05 Телевизоры с электронно-лучевой трубкой.
14:22 Релятивистская химия (золото, ртуть, свинец и прочее).
17:48 Ясно.
19:58 Магнетизм - это иллюзия?
24:09 Возникновение всех элементов.
26:13 Outro.

[ArefievPV]

Квантовый прорыв: Ученые переосмысливают природу реальности
http://newsstreet.ru/blog/unbelievable/33352.html
Квантовые физики из Университета Хиросимы обнаружили, что результаты квантовых измерений фундаментально связаны с динамикой взаимодействия между измерительным прибором и системой, что опровергает традиционные представления о фиксированных физических свойствах и предполагает, что реальность формируется контекстом этих взаимодействий. Полученные результаты указывают на необходимость переосмысления интерпретации квантовых экспериментальных данных.

Когда точность измерений приближается к пределу неопределенности, установленному квантовой механикой, результаты становятся зависимыми от динамики взаимодействия между измерительным прибором и системой.

Этот вывод может объяснить, почему квантовые эксперименты часто дают противоречивые результаты и могут противоречить основным предположениям о физической реальности.

Анализ и результаты исследования

Два квантовых физика из Университета Хиросимы недавно проанализировали динамику измерительного взаимодействия, в котором значение физического свойства отождествляется с количественным изменением состояния измерителя. Это сложная задача, поскольку квантовая теория не позволяет определить значение физического свойства, если система не находится в так называемом «собственном состоянии» этого свойства — очень малом наборе особых квантовых состояний, для которых физическое свойство имеет фиксированное значение.

Исследователи решили эту фундаментальную проблему, объединив информацию о прошлом системы с информацией о ее будущем в описании динамики системы в процессе измерительного взаимодействия, продемонстрировав, что наблюдаемые значения физической системы зависят от динамики измерительного взаимодействия, с помощью которого они наблюдаются.

Взаимодействие формирует график наблюдаемой реальности



(другая ссылка на рисунок: http://newsstreet.ru/uploads/images/00/00/01/2023/11/05/b68b8f1386.jpg)

Согласно квантовой теории, результаты измерений определяются изменениями в соотношении между прошлым и будущим системы, вызванными измерительным взаимодействием. Credit: Tomonori Matsushita and Holger F. Hofmann, Hiroshima University.

Результаты своего исследования группа ученых недавно опубликовала в журнале Physical Review Research.

«Существует много разногласий по поводу интерпретации квантовой механики, поскольку различные экспериментальные результаты не могут быть согласованы с одной и той же физической реальностью», — сказал Хольгер Хофманн, профессор Высшей школы передовых наук и инженерии Университета Хиросимы в Хиросиме (Япония).

«В данной работе мы исследуем, как квантовые суперпозиции в динамике измерительного взаимодействия формируют наблюдаемую реальность системы, проявляющуюся в отклике измерительного прибора. Это большой шаг к объяснению смысла понятия „суперпозиция“ в квантовой механике», — сказал Хофманн.

Суперпозиция и физическая реальность

В квантовой механике суперпозиция описывает ситуацию, в которой две возможные реальности как бы сосуществуют, хотя их можно четко различить при соответствующем измерении. Анализ, проведенный группой исследователей, позволяет предположить, что суперпозиции описывают различные виды реальности при проведении различных измерений. Реальность объекта зависит от его взаимодействия с окружающей средой.

«Наши результаты показывают, что физическая реальность объекта не может быть отделена от контекста всех его взаимодействий с окружающей средой, в прошлом, настоящем и будущем, что является убедительным доказательством против широко распространенного мнения о том, что наш мир может быть сведен к простой конфигурации материальных строительных блоков», — сказал Хофманн.

Согласно квантовой теории, смещение измерителя (счётчика), представляющее собой значение физического свойства, наблюдаемое при измерении, зависит от динамики системы, вызванной флуктуациями обратного действия, с помощью которого измеритель (счётчик) возмущает (нарушает) состояние системы.

Квантовые суперпозиции между различными возможными вариантами динамики системы формируют отклик измерителя и приписывают ему определенные значения.

Далее авторы пояснили, что флуктуации динамики системы зависят от силы измерительного взаимодействия. В пределе слабых взаимодействий флуктуации динамики системы пренебрежимо малы, и смещение измерителя может быть определено из уравнения Гамильтона-Якоби — классического дифференциального уравнения, выражающего связь между физическим свойством и связанной с ним динамикой.

При более сильном измерительном взаимодействии наблюдаются сложные эффекты квантовой интерференции между различными динамиками системы. Полностью разрешенные измерения требуют полной рандомизации динамики системы. Это соответствует суперпозиции всех возможных вариантов динамики системы, при которой эффекты квантовой интерференции выбирают только те компоненты квантового процесса, которые соответствуют собственным значениям физического свойства.

Собственные значения — это значения, которые учебная квантовая механика присваивает результатам измерений: точные номера фотонов, спин вверх или спин вниз и т.д. Как показывают новые результаты, эти значения являются следствием полной рандомизации динамики. В тех случаях, когда динамика системы не полностью рандомизирована измерением, необходимо рассматривать другие значения.

Последствия для понимания квантовых измерений

Интересно, что это наблюдение позволяет по-новому взглянуть на использование результатов измерений в описании реальности. Принято считать, что локализованные частицы или целочисленные значения спина являются независимыми от измерений элементами реальности, однако результаты данного исследования позволяют предположить, что эти величины возникают только в результате квантовых помех при достаточно сильных измерениях. Возможно, наше понимание смысла экспериментальных данных нуждается в фундаментальном пересмотре.

Хофманн и его сотрудники надеются на дальнейшее прояснение противоречивых результатов, наблюдаемых во многих квантовых экспериментах.

«Контекстно-зависимые реальности могут объяснить широкий спектр кажущихся парадоксальными квантовых эффектов. Сейчас мы работаем над более точным объяснением этих явлений. В конечном счете, цель состоит в том, чтобы выработать более интуитивное понимание фундаментальных концепций квантовой механики, позволяющее избежать недоразумений, вызванных наивной верой в реальность микроскопических объектов», — сказал Хофманн.

Ссылка на исследование: «Зависимость результатов измерений от динамики квантовых когерентных взаимодействий между системой и измерителем» Томонори Мацусита и Хольгер Ф. Хофманн, 31 июля 2023 г., Physical Review Research.
DOI: 10.1103/PhysRevResearch.5.033064

Исследование финансировалось Японским агентством по науке и технологиям.

P.S. Неоднократно говорил, что настоящее является результатом взаимодействия прошлого и будущего. Это конкретное утверждение является следствием более общего утверждения – любая сущность возникает в результате взаимодействия сторонних/внешних по отношению к нему сущностей.

На всякий случай приведу ссылки и цитаты.

Это из заблокированной темы:

https://paleoforum.ru/index.php/topic,9509.msg222754.html#msg222754

Взаимодействие прошлого и будущего порождает настоящее

То есть, настоящее, есть результат взаимодействия прошлого и будущего - продукт их работы, так сказать...

А это из ещё незаблокированных тем:

https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg241467.html#msg241467

Обратите внимание: фраза - "Большой взрыв был вызван чем-то, что происходило до него" - означает, по сути, что БВ был инициирован внешними, по отношению к нему, силами/факторами. Внешними они являются и в пространственно-временном отношении. Об этом (что любая сущность, явление, процесс, система, возникает/формируется в результате внешних по отношению к ней/нему сил/сущностей/факторов) я неоднократно говорил.

В краткой форме об этом есть и в моём опусе. Здесь:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg239409.html#msg239409
Или здесь:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg239413.html#msg239413

Из опуса:

Эквивалентным критерием существования будет утверждение, что взаимодействие порождает сущность. Если совсем по-простому, то взаимодействие двух порождает третье. Кстати, оно же (взаимодействие) определяет и «локализацию» этого третьего – всегда «между» взаимодействующими первыми двумя.

Это положение можно применять очень широко. Например, настоящее возникает, как результат взаимодействия внешних, по отношению к нему факторов - прошлого и будущего. Типа, взаимодействие прошлого и будущего порождает настоящее. Упоминал об этом здесь:
https://paleoforum.ru/index.php/topic,9297.msg222748.html#msg222748

Аналогичные рассуждения применимы и в вопросах возникновения жизни (возникновения живых систем). Об этом много писал, не буду повторяться...

https://paleoforum.ru/index.php/topic,12369.msg258384.html#msg258384

И ещё. Взаимодействие является причиной возникновения и существования производных сущностей (если грубо, то: взаимодействие двух порождает третье). В простейшем варианте – это просто граница/область (линия, точка) взаимодействия. Без взаимодействия неких сущностей между собой никакой границы/области взаимодействия между ними не может существовать в принципе.

https://paleoforum.ru/index.php/topic,8969.msg269167.html#msg269167

Характерно, взаимодействующие непрерывные вещи порождают дискретные вещи. А вот дискретные вещи между собой напрямую не взаимодействуют, они взаимодействуют только через непрерывные вещи.

Важно то, что наблюдатель (как и система отсчёта) изначально дискретен, он (как и она) ведь и появляется в результате взаимодействия, сторонних по отношению к нему (к ней), непрерывных факторов/сил/процессов/действий. То есть, происходит «схлопывание» непрерывного взаимодействия до вполне дискретной сущности – наблюдателя (системы отсчёта).

Ну, а из этого следует, что наблюдатель сущность зависимая, не самостоятельная и не существующая без того самого взаимодействия сторонних, по отношению к нему, непрерывных факторов/сил/процессов/действий.

Мало того, отсюда становится понятно, что эта дискретная сущность (наблюдатель, система отсчёта) возникает и всегда находится между взаимодействующими непрерывными сущностями.

Тут ещё возникает вопрос, а корректно ли обзывать дискретную сущность сущностью (она ведь сама-то напрямую не взаимодействует)? Да и сам непрерывный сигнал, только тогда фиксируется, когда он превратился в дискретную сущность – тут как быть?

Но пока оставлю так – пусть пока будут и непрерывные сущности, и дискретные сущности.

Что характерно, но ведь суть сознания (условие «со знанием») точно так же возникает и находится между взаимодействующими непрерывными сущностями – с одной стороны, это осознаваемое (как некий поток сигналов), а с другой стороны, это контекст из знаний (как некий непрерывный континуум). И результатом такого взаимодействия становится «рождение» акта осознания, процесса осознания, состояния осознания.

Забавно, что и ощущения, образы и т.д. аналогично возникают и существуют по схожим причинам.

А про регистрацию и измерения в физике, думаю, и напоминать не надо – и так уже понятно, что любой акт регистрации/измерения сводится к «схлопыванию» каких-нибудь непрерывных процессов в результате взаимодействия прибора и регистрируемого/измеряемого явления.

[ArefievPV]

Вибрирующий вок сформировал многоугольники из воды
https://nplus1.ru/news/2023/12/11/poligonal-faraday-waves
Их динамика напомнила физикам поведение бозе-конденсата

Формирование пятиугольной и четырехугольной стоячих волн
Xinyun Liu et al. / Nature Physics, 2023

Китайские физики создали правильные многоугольники вплоть до гептагона из стоячих волн Фарадея. Для этого они вертикально колебали вок (китайская глубокая сковорода) и керамическую чашу с водой с частотой в несколько герц. Работа, которая наводит мост между динамикой классических и квантовых жидкостей, опубликована в журнале Nature Physics.

Волны Фарадея — нелинейные стоячие волны на поверхности вибрирующих сосудов. Например, их можно наблюдать в поющих чашах, границах раздела фаз или даже в поведении дождевых червей (за что в 2020 году австралийские ученые получили Шнобелевскую премию по физике). Зачастую они могут помогать эффективно перемешивая компоненты, но мешают изучению поверхностных явлений. Иногда в каплях за счет возникновения нелинейных стоячих волн могут формироваться симметричные фигуры, но этот эффект был довольно слабым — амплитуда колебаний таких капель составляла примерно миллиметр, а в образовании упорядоченной структуры большую роль играл капиллярный эффект.

Физики Лю Синь Юнь (Xinyun Liu) и Ван Синь Лун (Xinlong Wang) из Нанкинского университета рассмотрели поведение тонкого слоя воды в вертикально вибрирующем сосудах параболической формы. Для этого они заполнили водой напечатанный фотополимерным методом сосуд параболической формы с высотой в четыре сантиметра и диаметром в 20 сантиметров. А затем поместили сосуд на электромагнитную мешалку, возбуждая вибрации низкой частоты.

Авторы начали возбуждение волн Фарадея с генерации частоты в 2,5 Герца. Уже при 2,7 Герца появился всплеск, обозначающий нулевую моду. Затем при частоте 3,75 Герца поверхность воды начинала сжиматься и растягиваться в двух направлениях, формируя эллипс, амплитуда колебаний которого росла до стационарной величины с увеличением частоты. При дальнейшем увеличении частоты вибрации сосуда физикам удалось наблюдать так же все фигуры вплоть до пентагона. При этом чем дольше наблюдались биения, тем более явно выраженные структуры получались. Более того, чем больше углов в фигуре, тем быстрее она релаксировала после отключения вибраций, что связано с большей вязкой потерей энергии на дне и на границах фигур.


Многоугольники в привычных сосудах
(Сверху) Фигуры в керамической миске, (снизу) фигуры в стальной сковороде
Xinyun Liu et al. / Nature Physics, 2023


Зависимость формы стоячей волны от частоты вертикальной вибрации
Xinyun Liu et al. / Nature Physics, 2023

Пронаблюдать такое поведение получилось и в повседневных предметах: в китайской стальной сковороде (вок) и в керамической чаше. Так что эти опыты можно повторить и в домашних условиях. Для описания возникновения волн Фарадея авторы рассмотрели линейную модель, которая довольно четко описывает эту систему в зависимости от геометрии поверхности сосуда и частоты вертикальной вибрации. Так как размер сковороды был в 2,5 раза больше, то в нем удалось возбудить и стоячие волны в форме гексагона и гептагона, которая практически полностью совпала с расчетом для идеальной жидкости без диссипации энергии.

К тому же, авторы заметили, что уравнения, описывающие поведение многоугольных стоячих волн Фарадея, описывают также и коллективные колебания конденсата Бозе — Эйнштейна. А потому изучая гидродинамику мелководных волн можно будет лучше изучать квантовые свойства материи.


Расчет фигур стоячих волн из обобщенных уравнений для Бозе-Эйнштейновского конденсата
Xinyun Liu et al. / Nature Physics, 2023

Физики уже не в первый раз строят аналогии между поведением классической жидкости и квантовыми явлениями. Например, с помощью бассейна с маслом физики воспроизвели сверхизлучение атомов, что возможно использовать в вероятностных гидромеханических вычислениях.