Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Д. Эверетт
«Не спи — кругом змеи!». Глава из книги


С. Агаханов
Логика логики


Т. Авсиевич
Примитив не приговор, или Physarum polycephalum разумный


Ю. Грановский
Загадка галактических масштабов


М. Тегмарк
«Наша математическая Вселенная». Глава из книги


Н. Резник
Неоднозначность стоп-кодонов


Интервью М. Гельфанда с В. Васильевым
Академик Виктор Васильев: «Если потратишь жизнь на математику, то ты ее не зря прожил»


С. Сингх, Э. Эрнст
«Ни кошелька, ни жизни». Глава из книги


И. Леенсон
Хиральность в живой и неживой природе


А. Колчин, А. Щетников
Ускоритель резиновых мячиков







Главная / Новости науки / Физика версия для печати

Обнаружены коллективные эффекты в поведении физиков-теоретиков


Временная зависимость числа публикаций в ответ на очередную сенсацию

Временная зависимость числа публикаций в ответ на очередную сенсацию. Показаны лишь некоторые из рассмотренных в статье примеров. Верхний ряд: двухфотонный пик, дибозонный всплеск, сообщение BICEP2; нижний ряд: гамма-сигнал из центра галактики, сверхсветовые нейтрино на OPERA и Wjj-аномалия в детекторе CDF. Последние два графика демонстрируют иной тип отклика. Графики из обсуждаемой статьи

Давно известно, что физика может эффективно описывать поведение большого коллектива объектов — при условии, что эти объекты однотипны и примитивны. Законам статистической физики подчиняются даже некоторые биологические системы, например культура бактерий. Недавно мировую общественность всколыхнула публикация, демонстрирующая, что эти условия — однотипность и примитивность — могут выполняться и для больших коллективов физиков-теоретиков. Экспериментальные данные убедительно показали, что их публикационная активность в ответ на внешний стимул представляет собой когерентный всплеск удивительно стандартной формы. Новая работа заставляет нас переосмыслить истинную природу физиков-теоретиков.

В физике есть большой раздел, изучающий поведение не отдельных объектов, а больших коллективов однотипных частиц. Такой подход особенно эффективен, когда каждый действующий агент достаточно примитивен и не выделяется среди остальных. В этом случае индивидуальные траектории и характеристики отдельных частиц становятся несущественными, а на первый план выходят коллективные типы движений и коллективные параметры. Связями между ними и занимается статистическая физика.

Самый простой пример — это обычный газ, при описании которого нас интересует не хаотичное движение отдельных молекул, а их суммарный эффект, например температура и давление. На внешнее воздействие этот коллектив тоже отзывается очень простым способом: например, в газе бежит звуковая волна. При этом отдельные частицы в коллективе не обязательно должны быть бездушными молекулами. Это могут быть и живые организмы. Главное требование — чтобы они были достаточно примитивны, и тогда их коллектив можно описывать методами статфизики. Про один такой пример мы писали в новости В живой конденсированной среде существуют особые фазовые переходы («Элементы», 19.09.2008).

В недавнем препринте A Theory of Ambulance Chasing исследователь Михайло Бакович (Mihailo Backovic) из Лувенского католического университета (Лувен-ла-Нёв, Бельгия) сообщает о шокирующих результатах многолетних наблюдений, которые расширяют границы применимости этого подхода. Оказывается, условие достаточной примитивности выполняется даже для вершины биологической эволюции — физиков-теоретиков, а точнее, их подвида, специализирующегося на элементарных частицах. Его исследование показало, что коллектив этих действующих агентов может достичь состояния максимальной информационной когерентности — и тогда любое внешнее воздействие на него будет приводить к однотипному отклику, описываемому в терминах пуассоновского процесса и подчиняющемуся простым формулам.

Основанием для такого вывода послужили несколько экспериментов, которые сама природа провела с теоретико-физическим сообществом. За последнее десятилетие в мире элементарных частиц несколько раз возникали неожиданные сенсации, когда экспериментаторы объявляли об обнаружении неизвестного ранее эффекта. Это, например, сверхсветовые нейтрино на OPERA, сообщение BICEP2 о регистрации первичных гравитационных волн и совсем недавний пример — загадочный двухфотонный пик, найденный на Большом адронном коллайдере.

Измерения показали, что вслед за каждым таким внешним воздействием в среде физиков-теоретиков возникал однотипный коллективный отклик — всплеск публикационной активности характерного профиля (см. рисунок). Графики здесь показывают число публикаций, посвященных очередной сенсации, как функцию времени. Высота всплеска и период затухания зависели от интенсивности стимула, но профили повторяли друг друга. Всё разнообразие откликов сводилось к двум типам поведения — со степенным и экспоненциальным угасанием интереса; их примеры приведены на рисунке.

Надо сказать, что примеры спонтанно слаженного поведения среди достаточно развитых животных были известны и раньше, см., например, новость «Чувство кворума»: принятие коллективных решений в макро- и микромире («Элементы», 02.04.2009). Но сейчас смазывание индивидуальных степеней свободы в примитивный коллективный отклик было продемонстрировано для объектов, которые традиционно считались невычислимо сложными.

В свете новых данных возникает очень любопытный вопрос: что и с какой целью производит коллектив физиков-теоретиков в спокойное время, в отсутствие внешнего стимула? Здесь тоже есть параллели из биологии. Например, совсем недавно было открыто, что полимераза POLA1 в свободное от основной работы время синтезирует «нуклеиновый белый шум», короткие безвредные ДНК:РНК-комплексы, и наполняет ими цитоплазму. Этот молекулярный шум нужен для того, чтобы не допускать ложного срабатывания внутриклеточной иммунной реакции; без него клетка, да и весь организм, начинает генерировать беспричинный иммунный ответ.

Может быть, такой же механизм работает и в коллективах физиков-теоретиков? Уже давно накапливаются свидетельства в пользу того, что в спокойное время публикационная активность теоретиков хорошо описывается информационным белым шумом. Но если раньше цель этой деятельности была непонятна, то теперь можно предположить, что она направлена как раз на подавление ложного коллективного отклика. Действительно, если коллектив реагирует мощным публикационным всплеском на любое внешнее сообщение, то значит, он находится в критическом состоянии и готов генерировать такие всплески самопроизвольно, без какого-либо стимула. Публикационный шум требуется самому коллективу для подавления такой гиперчувствительности и удержания себя в мало-мальски адекватном русле.

Все эти волнующие предположения исследователям еще только предстоит проверить. К счастью, статистическая выборка большая и постоянно пополняется новыми элементарными агентами. Так или иначе, новая работа изменяет наш взгляд на природу и эволюцию физиков-теоретиков: мы наткнулись на какие-то глубинные законы, управляющие их поведением и переводящие их в состояние максимальной индивидуальной простоты и коллективной когерентности.

Источник: Mihailo Backovic. A Theory of Ambulance Chasing // е-принт arXiv:1603.01204 (2016).

Игорь Иванов


Комментарии (40)



Последние новости: ФизикаПсихологияПервое апреляИгорь Иванов

15.02
Детектор ATLAS увидел рассеяние света на свете
08.02
Самосборкой получены структуры из 144 молекулярных компонентов
02.02
Водород сдает позиции: с помощью электронной дифракции удалось «увидеть» его атомы в нанокристаллах
13.10
Ядерная материя близка к точке квантового фазового перехода
10.10
Нобелевская премия по физике — 2016
04.10
Собаки, ориентированные на общение с человеком, имеют мутации в пяти генах
03.10
Человеческая агрессивность имеет глубокие эволюционные корни
22.08
Наконец-то обнаружен аналог излучения Хокинга в холодном квантовом газе
17.08
Спектроскопия мюонного дейтерия обострила проблему с радиусом протона
12.08
ПК обогнал суперкомпьютеры в решении задачи трехчастичного рассеяния

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2017 II, I  2016 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Индикатор», «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия