Созданы «кристаллы в дискретном времени»

Художественный образ «кристалла в дискретном времени»

Рис. 1. Художественный образ «кристалла в дискретном времени»: система, в которой под действием, условно говоря, «дискретно тикающего времени» самопроизвольно запускается долгопериодический отклик. Это изображение попало на обложку мартовского выпуска журнала Nature с двумя экспериментальными статьями на эту тему. Рисунок с сайта nature.com

«Кристалл во времени» — это необычная физическая концепция, теоретически предложенная несколько лет назад как иллюстрация спонтанного нарушения инвариантности законов физики от времени. Говоря привычными словами, это такая система, в которой в состоянии с наименьшей энергией и без какого-либо внешнего воздействия спонтанно возникало бы внутреннее движение. Быстро выяснилось, впрочем, что такая система невозможна — по крайней мере, в своей исходной формулировке. Однако совсем недавно физики предсказали, что, если вместо непрерывного течения времени взять его дискретный аналог, такая «кристаллизация» уже не будет ничему противоречить. На днях в журнале Nature были опубликованы две статьи разных коллективов экспериментаторов, сообщающие об успешной реализации таких «кристаллов в дискретном времени».

Терминологическое предисловие

Кажется необходимым начать этот рассказ с терминологического пояснения. Эта тема уже прошла недавно по лентам новостей, когда описываемые здесь статьи только появились в архиве электронных препринтов. В них рассказывалось про систему, названную авторами discrete time crystal. Все заметки переводили термин time crystal как «временной кристалл» или, еще загадочнее, «кристалл времени». Слово discrete почти везде опускалось, и если оно и фигурировало, то в комбинации «дискретный временной кристалл», что тоже не слишком проясняло ситуацию — кристалл ведь и так дискретный! Наконец, когда экспериментальные статьи были опубликованы в журнале Nature, на его обложке красовалась не менее загадочная художественная иллюстрация (рис. 1). Это всё навевало красивые и таинственные образы, которые, к сожалению, были далеки от того, что реально вкладывалось авторами в название.

В этой заметке мы попытались подобрать перевод, более близкий к исходному смыслу. Кристаллизуется, конечно, не время, а некоторая система частиц, и заметить эту кристаллизацию можно, изучив движение системы во времени. Отсюда термин «кристалл во времени», в противопоставление обычному «кристаллу в пространстве». А вот слово discrete следует относить ко времени, а не к кристаллу. Такую «кристаллизацию» можно заметить по периодическому движению не в настоящем времени, а в дискретном его аналоге, в «отсчетах» внешнего периодического воздействия. Поэтому такую систему мы называем «кристаллом в дискретном времени».

Впрочем, мы понимаем, что пока это всё кажется совершенно непонятным, — и поэтому давайте перейдем к сути.

«Кристаллизация во времени»

Физик-теоретик, Нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек знаменит своими вкладами и нестандартными идеями в самых разных разделах теоретический физики. Поэтому когда в 2012 году он в паре коротких статей (первая, вторая) предложил спорную, но очень любопытную идею «кристаллов во времени», научное сообщество обратило на нее пристальное внимание.

Отправная точка этого предложения — это явление спонтанного нарушения симметрии, которое встречается в самых разных областях физики, начиная от обычной термодинамики и заканчивая миром элементарных частиц. Слово «спонтанное» означает, что, хотя сами физические законы обладают определенной симметрией, вещество, которое им подчиняется, всё же предпочитает собираться в такую конфигурацию, которая эту симметрию нарушает. Никто не «заставляет» систему нарушать симметрию, она это делает сама, спонтанно.

Пожалуй, самый яркий пример этого эффекта — это само существование кристаллических тел. Если на секунду представить себе гипотетическую ситуацию, когда атомы вообще никак не взаимодействуют друг с другом, то любое вещество было бы идеальным газом, совершенно однородным в пространстве. Эта пространственная однородность — проявление того, что законы, управляющие движением атомов, обладают симметрией: они не меняются при произвольном смещении в пространстве в любом направлении. Однако взаимодействие между атомами существует, и, если оно достаточно сильное, оно заставляет материю организоваться в периодическую пространственную структуру — кристалл. Кристалл симметричен относительно сдвигов не на любые расстояния, а только на вполне определенные шаги в конкретных направлениях. Можно сказать, что исходная сдвиговая симметрия спонтанно нарушилась, и ответственным за это нарушение является взаимодействие между атомами.

Вильчек задался вопросом: а нельзя ли найти такую систему, которая бы демонстрировала спонтанное нарушение симметрии относительно сдвигов по времени, а не в пространстве? Такая система вела бы себя крайне необычно. Если речь идет, например, о многочастичной системе, настоящем куске материи, то в состоянии теплового равновесия, без каких-либо внешних воздействий, в ней спонтанно возникало бы периодическое движение. Это были бы этакие «спонтанно тикающие часы», ход которых не задается никаким внешним метрономом. Визуальная схожесть с пространственной периодичностью в обычном кристалле, самопроизвольная периодичность, этакая «кристаллизация» во времени и дала идее такое броское название.

Подчеркнем сразу же два важнейших момента. Это должно быть движение в состоянии термодинамического равновесия, а не в возмущенном состоянии, и поэтому извлечь из него энергию, остановив движение, уже нельзя. Кроме того, движение должно быть детектируемым. Скажем, многоэлектронный атом тут не подходит: хотя электроны в основном состоянии атома могут вращаться вокруг ядра, это не приводит ни к какому наблюдаемому перетеканию электронной плотности.

Сам Вильчек признавал, что такая гипотетическая система выглядит противоестественной, но надеялся, что, специальным образом подобрав закон взаимодействия, можно ее создать. Однако быстро выяснилось, что это радикальное предложение все же неосуществимо. Возражения стали появляться сразу же, и в 2015 годы было окончательно доказано, что никакого спонтанного периодического движения в состоянии термодинамического равновесия возникнуть не может.

«Кристалл в дискретном времени»

Казалось бы, на этом можно было поставить точку. Но тут проявилась пытливость ума теоретиков: идея спонтанного нарушения инвариантности во времени была настолько привлекательной, что теоретики стали пытаться найти хоть нечто, похожее на нее, слегка ослабив исходные требования.

Один такой вариант, предложенный в прошлом году, получил название discrete time crystal, «кристалл в дискретном времени» (см. статью N. Y. Yao et al., 2017. Discrete Time Crystals: Rigidity, Criticality, and Realizations и более раннюю статью D. V. Else et al., 2016. Floquet Time Crystals). Он относится к ситуации, когда система из многих взаимодействующих частиц находится не в полной изоляции, а испытывает строго периодические толчки, внешнее воздействие с периодом t. Если в системе есть источник беспорядка, то внешние толчки не будут бесконечно раскачивать колебание или нагревать систему, а просто переведут ее в новое, особенное состояние — оно как бы равновесное, но только в условиях периодического внешнего воздействия. (Это утверждение само по себе — тоже совсем недавний результат, который и положил начало «кристаллам в дискретном времени».)

В таком новом равновесном состоянии, конечно, уже может существовать какое-то движение с периодом t — ведь систему-то периодически толкают! Исходная симметрия относительно произвольных сдвигов по времени уже отсутствует, зато остается неизменность законов движения относительно «дискретного времени», то есть сдвигов по времени на период t. И теперь вместо плавной эволюции системы с настоящим временем можно изучать то, как она ведет себя в дискретном времени, через несколько «прыжков» по времени на величину t.

Можно ли кристаллизацию по времени организовать вот в таком «дискретном времени»? Это означало бы, что в системе самопроизвольно запускается долгопериодическое движение с периодом T, который не равен, а в несколько раз превышает t. Поскольку тут уже нет строго равновесной ситуации, запрет, обнаруженный для настоящих кристаллов во времени, здесь уже не действует. Авторы прошлогодней теоретической статьи пришли к выводу, что такие «кристаллы в дискретном времени» действительно не противоречат законам физики, и даже предложили и численно проанализировали конкретный подход к их реализации.

Сделаем тут небольшое отступление и разберемся, что в этой идее важно, а что нет. Вообще-то хорошо известны примеры, когда в ответ на периодическое воздействие система двигается не строго с таким же, а с кратным периодом. Вспомните, например, как вы стоя раскачиваетесь на качелях: вы приседаете и встаете с частотой вдвое большей частоты качелей. Или другими словами, вы воздействуете на качели, периодически меняя момент инерции (и создаете тем самым параметрический резонанс), и в системе усиливается колебание со вдвое большим периодом.

Особенность этого и других подобных примеров — это отсутствие «жесткости» результата. Да, возникает отклик с периодом T > t, но отношение T/t — не зафиксировано, оно податливо. Мы можем изменить периодичность воздействия и увидим, что T/t изменится. Например, на тех же качелях чуть-чуть изменить темп приседания относительно идеального значения, то вместо раскачки колебаний будут наблюдаться биения — амплитуда колебаний то плавно возрастает, то плавно уменьшается, — а это признак наложения двух колебаний с близкими, но разными частотами.

В настоящем кристалле в дискретном времени никаких биений быть не должно. Отношение T/t обязано оставаться неизменным даже при небольших искажениях системы, при сознательном смещении частоты воздействующей силы относительно идеального значения. Образно говоря, кристалл во времени должен обладать своеобразной «жесткостью» — но только это не пространственная жесткость, а временная.

Кроме того, эта жесткость должна обеспечиваться взаимодействием отдельных частиц. Она должна проступать, когда взаимодействие становится сильнее некоторого порога, и исчезать, когда беспорядочный шум пересиливает его упорядочивающую тенденцию. Иными словами, система должна демонстрировать фазовые переходы: «затвердевать в дискретном времени» при усилении взаимодействия и «плавиться» при усилении шумов.

Две экспериментальные работы

Две экспериментальные работы, опубликованные в свежем выпуске Nature, предлагают две разных реализации «кристалла в дискретном времени» (рис. 2). Они отличаются исходным материальным носителем и тонкостями эксперимента, но по своей сути очень похожи. В одном случае это были 10 отдельных ионов иттербия, пойманных в ловушку и висящие в пространстве на расстоянии три микрона друг от друга. Поскольку ионы отделены друг от друга, физики могли воздействовать лазерными импульсами либо сразу на всех них, либо на каждый ион независимо. Во второй статье это были атомы азота, внедренные в виде примеси в кристаллик алмаза. Там на кристаллик микронных размеров приходилось около миллиона таких примесных атомов, и на всех них синхронно воздействовали импульсами микроволнового излучения.

Рис. 2. Две системы, в которых удалось реализовать «кристалл в дискретном времени»

Рис. 2. Две системы, в которых удалось реализовать «кристалл в дискретном времени». Слева: эксперимент с десятью ионами иттербия в ловушке и три стадии воздействия на них с помощью лазерных импульсов: синхронный поворот, оптически наведенное спин-спиновое взаимодействие, и случайный поворот на некоторый угол. Справа: атомы азота, внедренные в виде примесей в кристаллик алмаза, и две стадии воздействия: взаимодействие и синхронный поворот. В обоих случаях выполнялось вплоть до сотни таких циклов воздействия. Изображения из обсуждаемых статей

Обратите внимание на важный момент. В обоих случаях «кристаллизация» относится не к материальному перемещению самих атомов, а к ориентации их спинов. Атомы никуда не двигались: они либо удерживались в ловушках, либо намертво засели внутри кристалла. А вот их спины были вполне подвижные; именно на них воздействовали физики и именно они образовывали кристаллическую упорядоченность во времени. Поэтому не следует визуализировать эти достижения как какую-то новую субстанцию, которая периодически превращается в физически осязаемый кристалл, как на рис. 1; всё здесь было намного более прозаично.

Управление спинами осуществлялось с помощью циклических воздействий короткими импульсами лазерного света или микроволнового излучения. В каждом цикле был импульс воздействия, синхронно поворачивающий все спины на строго определенный угол. Это тот самый четко отмеренный удар по системе. Затем следовал специальный импульс, «включающий» на время попарное взаимодействие атомов, которое зависело от взаимной ориентации спинов и их удаленности друг от друга. Интенсивностью этого взаимодействия можно было управлять в широких границах. Наконец, в случае с цепочкой ионов использовался и третий импульс, для насильного создания беспорядка, — и здесь как раз сильно помогло то, что на каждый ион можно было воздействовать независимо. В случае примесей в кристаллике этого не требовалось, там беспорядок и так присутствует в виде хаотичного размещения в кристалле. Эта комбинация импульсов — удар, взаимодействие, беспорядок — это и есть один цикл длительностью t. Вся процедура повторяется снова и снова вплоть до сотни раз. По окончании воздействий физики измеряют результирующее состояние спинов — либо поштучно, как в случае с цепочкой ионов, либо целиком во всем кристаллике.

Явление, которое происходит в таких условиях, схематично показано на рис. 3. Первый цикл воздействия почти точно переворачивает спины из положения вверх в положение вниз, а второй цикл воздействия возвращает спины практически в исходное состояние. Вместе получается периодическое движение с удвоенным периодом. Хаотичное воздействие стремится разбить этот порядок, но за счет взаимодействия спины цепляются друг за друга и пытаются удержаться сонаправленными. И самый важный момент: даже если импульс воздействия оказался недостаточно выверенным, например, он не до конца повернул спины, то атомы своими коллективным усилием компенсируют эту неточность и все равно держат строгий двухпериодический цикл. Период отклика жестко стоит на отметке 2t, даже если импульс воздействия пытается «навязать» атомам другой период. Это и есть пресловутая жесткость кристалла, способность сопротивляться отклонению в сторону.

Рис. 3. Схема эксперимента по наблюдению «кристалла в дискретном времени»

Рис. 3. Схема эксперимента по наблюдению «кристалла в дискретном времени». С помощью импульсов микроволнового излучения физики воздействуют на спины атомов, поворачивая их и заставляя их взаимодействовать. Требуется два цикла таких воздействий, чтобы система вернулась в исходное состояние. Рисунок с сайта nature.com

Рис. 4, на примере второй статьи показывает, как эта жесткость проявляется в эксперименте. Если импульс воздействия точно настроен на поворот спинов ровно на 180 градусов, то поляризация кристаллика послушно следует за ним на удвоенном периоде. Затухание поляризации со временем пусть не смущает — это обычная потеря когерентности в твердом теле при комнатной температуре и к нашему явлению отношения не имеет. Если же воздействие настроено не точно, а слегка не доворачивает спины, то возникают биения, см. средний ряд, слева. Частотный анализ показывает, что единой частоты уже нет — она расщепляется на два близких, но разных пика (вспомните про качели!). Однако если теперь включить взаимодействие посильнее, то биения пропадают! Система «закристаллизовалась во времени» и снова показывает четкий отклик на одной, строго половинной частоте.

Рис. 4. Отклик системы при разных параметрах воздействия

Рис. 4. Отклик системы при разных параметрах воздействия. В колонке слева показана зависимость поляризации от времени, справа — ее частотный анализ. Верхний ряд: точно настроенное воздействие порождает одну частоту, равную половине частоты воздействия (1/t). Средний ряд: сбой настройки при слабом взаимодействии приводит к расщеплению частоты на две и к биениям. Нижний ряд: если взаимодействие сильное, то даже сбой настройки не приводит к биениям: система держится на строго половинной частоте. Рисунок из обсуждаемой статьи Observation of discrete time-crystalline order in a disordered dipolar many-body system

Что дальше?

Надо признать, что описанные здесь реальные системы со стороны выглядят совсем не таким уж будоражащими воображение, как исходное предложение Вильчека и тем более как первая иллюстрация к этой новости. Ну да, в многочастичной системе под действием возмущения начинается какое-то движение — но зачем называть это красивыми, но малопонятными словами «кристалл в дискретном времени»? В сопроводительной заметке журнала Nature приводится мнение некоторых специалистов, что это некоторое лукавство, злоупотребление терминологией.

Может быть, и так. Но тут надо четко сказать, что ценность этих работ — и вообще этого очень юного направления исследований — не в самом этом термине, а в необычной системе, которую он обозначает. Ни много ни мало, предсказан и экспериментально продемонстрирован новый вид упорядоченности в многочастичных системах — упорядоченности жесткой, способной сопротивляться неидеальной настройке параметров. Оказывается, в этих нестационарных условиях можно говорить — в каком-то совершенно ином смысле — о термодинамических фазах, о кристаллизации и плавлении, о настоящих фазовых переходах. Можно строить фазовую диаграмму (рис. 5) и находить на ней линии плавления, можно измерять, какую долю всей системы занимает «кристалл во времени», а какую — хаотично эволюционирующая «жидкость». Можно строить новые системы, в которых кратность T/t составляет не два, а больше. Между прочим, первые шаги во всех этих направлениях тоже были сделаны в описываемых статьях. В общем, природа нам показала еще один способ стабилизировать отклик многочастичной квантовой системы — и его, безусловно, надо изучить и научиться использовать на практике.

Рис. 5. Предполагаемая фазовая диаграмма взаимодействующей многочастичной системы

Рис. 5. Предполагаемая фазовая диаграмма взаимодействующей многочастичной системы с беспорядком и периодическим воздействием, причем это воздействие сбито с точной настройки на величину ε (отложена по вертикали). По горизонтали отложена сила взаимодействия между отдельными частицами. Между обычной упорядоченной и тепловой фазами должна располагаться фаза «кристалла в дискретном времени». Точки с погрешностями — результаты численного моделирования. Рисунок из статьи N. Y. Yao et al., 2017. Discrete Time Crystals: Rigidity, Criticality, and Realizations

Источники:
1) J. Zhang et al. Observation of a Discrete Time Crystal // Nature. 2017. V. 543. P. 217–220. DOI: 10.1038/nature21413. Статья доступна также как препринт arXiv:1609.08684.
2) S. Choi et al, Observation of discrete time-crystalline order in a disordered dipolar many-body system // Nature. 2017. V. 543. P. 221–225. DOI: 10.1038/nature21426. Статья доступна также как препринт arXiv:1610.08057.

См. также:
1) Phil Richerme. Viewpoint: How to Create a Time Crystal // Physics. 2017. 10, 5.
2) Elizabeth Gibney. The quest to crystallize time // Nature. 2017. V. 543. P. 164–166.

Игорь Иванов


42
Показать комментарии (42)
Свернуть комментарии (42)

  • PavelS  | 16.03.2017 | 12:25 Ответить
    Редакторы! Новый вариант сайта подглючивает, по крайней мере у меня. Через раз выдаёт странички без разумного текста только с дампом отладочной информации об ошибках. Приходится выходить и заходить назад.
    Ответить
    • editor > PavelS | 16.03.2017 | 14:15 Ответить
      Старый (old.elementy.ru), увы, тоже. Очень надеемся, что в ближайшее время всё-таки получится это починить.
      Ответить
    • VladNSK > PavelS | 24.03.2017 | 16:22 Ответить
      Лично у меня глюки новой версии сайта были только один раз: утром 16-го марта. С тех пор таких проблем нет.
      ---
      Но есть проблема с комментариями к новостям. На десктопе у них нам мой взгляд какой-то неряшливый вид, может быть другой шрифт поможет?

      Мне также не очень нравится, что теперь ники в комментариях отображаются только большими буквами. У меня, например, ник VladNSK, а тут отображается VLADNSK
      ---
      А вот на моем мобильном телефоне ссылки на комментарии только зажимаются, но ничего не загружается.
      Ответить
      • editor > VladNSK | 24.03.2017 | 16:41 Ответить
        Большая просьба прислать скриншот комментариев с плохим шрифтом на info@elementy.ru. И туда же -- подробности про не открывающиеся комментарии на телефоне (что значит "только зажимаются", что происходит при клике по ссылке "Комментарии", модель телефона, браузер). Спасибо!

        Про большие буквы подумаем.
        Ответить
        • VladNSK > editor | 24.03.2017 | 17:26 Ответить
          Выслал, как просили.
          Ответить
  • Игорь Кр  | 16.03.2017 | 13:26 Ответить
    У меня тоже - первые клики по меню - ошибка. Далее - норм, но все равно - жуть. И дело даже не в том, что непривычно (хотя и в этом тоже) Неудобно и попсово очень. Осталось только покемонов в бэкграунд добавить, и писать статьи используя словарный запас не более 300 слов. И будет - полная гармония с дизайном.
    Вроде-же, предлагали, для всех желающих оставить старый дизайн? Как перейти на старый диз? Где кнопка? ) Вижу только кнопки соц-сетей.. Причем, везде )
    Ответить
    • editor > Игорь Кр | 16.03.2017 | 14:22 Ответить
      Ссылка на "эту страницу в старом дизайне" -- первая в меню. Или можно просто добавить old. в начало адреса любой страницы.

      За ошибки извините -- они должны в ближайшее время прекратиться.

      Насчет того, что удобнее, есть разные мнения. Пользуйтесь пока старой версией сайта -- потом, может быть, этот понравится больше.
      Ответить
      • ovz > editor | 16.03.2017 | 18:53 Ответить
        О! Спасибо огромное за подсказку. А то я сразу не догадался и читал в новом дизайне. Сейчас переключился и дискомфорт сразу исчез.
        Спасибо что оставили возможность пользоваться ресурсом в старом дизайне.

        Игорь, спасибо большое за интересную статью. Как всегда интресно, точно и понятно.
        Ответить
      • Impe Dumper > editor | 16.03.2017 | 22:05 Ответить
        Ну, теперь, стало быть, пропал калабуховский дом.

        А нет ли какого-то способа, чтобы по умолчанию сайт открывался в старом дизайне, а ссылка на новый телефонный дизайн была первой в меню? К примеру, взять и прикрутить функцию "Запомнить меня, старого ретрограда"?
        Ответить
        • editor > Impe Dumper | 16.03.2017 | 22:59 Ответить
          Надо просто набирать в браузере old.elementy.ru. Или закладочку сделать. Будет по умолчанию открываться в старом дизайне.
          Ответить
          • Шутник > editor | 17.03.2017 | 12:32 Ответить
            Вообще вы вроде бы что-то говорили о том, что новая версия будет именно для мобильных устройств. Это же не так сложно сделать, чтобы был переключатель "мобильная/полная версия", и чтобы выбор пользователя запоминался. Видеть вот этот вот "телефонный" дизайн на десктопе - это просто ужас как раздражает. Это совсем не по-человечески, так никто не делает, потому что разрывает стандартные сценарии использования. Сначала, когда люди видят эту мобильную кнопку меню на экране и вот этот дизайн, у них возникает вопрос, куда они вообще попали, ведь они привыкли видеть подобные картинки только на планшетах и телефонах. Потом, по привычке, у них возникает желание ткнуть в кнопку меню пальцем, потому что они именно так и привыкли делать. Но ведь это десктоп, тут пальцем в экран не потыкаешь. Вы понимаете, что тем самым рвете наработанные людьми шаблоны? Вы же тут публикуете статьи по биологии и психологии, неужели данный момент непонятен? Нельзя смешивать сценарии использования десктоп/мобильное устройство, поскольку это физически требует бОльших "вычислительных" усилий, а следовательно и вызывает физический дискомфорт.

            P.S. До сих пор не могу поверить, что приходится объяснять такие очевидные вещи команде elementy.ru
            Ответить
  • prometey21  | 16.03.2017 | 14:48 Ответить
    Работать и работать ещё отладчикам сайта! Много глюков после того, как удалили старый сайт!
    Ответить
    • editor > prometey21 | 16.03.2017 | 19:14 Ответить
      Вроде бы с глюками справились. Еще раз приносим извинения за то, что они возникли. Предусмотреть это было трудно, и даже понять, в чём дело, и починить оказалось непросто. Если заметите еще проблемы, пожалуйста, напишите (лучше всего на info@elementy.ru).
      Ответить
      • Михаил 33 > editor | 18.03.2017 | 14:24 Ответить
        1. А пусть решит выбор посетителей, в соответствии со статистикой!
        Пока старая версия сайта - домен первого уровня.
        2. Что со шрифтом для комметов на серо-блеклом фоне - это тоже выбор?
        Выглядит как второстепенная третья - четвертая копия через копирку, при печати на старой портативной машинке. Однако, это умение плюс, возможно, отношение.
        Ответить
        • Михаил 33 > Михаил 33 | 28.03.2017 | 23:45 Ответить
          Шрифты, как и фонемы речи, должны четко представлять слово, чтобы не снижать скорость чтения. Однако, шрифт может быть использован для выделения эмоционального, национального, логического.
          Новый шрифт во многих отношениях хуже старого. Если хочется нового - берите пример с лучшего - habrahabr.ru
          kreml.ru
          Версия официального сайта для мобильных устройств
          kremlin.ru
          Ответить
  • PavelS  | 17.03.2017 | 01:38 Ответить
    Тут подумалось, для полного счастья не хватает понимания про то, к чему тут были вводные слова про низший энергетический уровень, про движение и т.д. Т.е. если взять рекламные вывески, которые зажигаются и гасятся по еженедельному расписанию - это не кристалл во времени? И периодичность, и устойчивость периода и т.д. и т.п. Но как-то всё примитивненько. В чем фишкА я не просёк.
    Ответить
    • Игорь Иванов > PavelS | 17.03.2017 | 02:06 Ответить
      Они зажигаются и гасятся ровно с той периодичностью, с которой на них действует внешнее воздействия. Разумеется, простое следование за внешней силой — это самые обычные вынужденные колебания. Приколы начинаются тогда, когда мы хотим, чтобы колебания были в состоянии с наинизшей энергией (для маленьких изолированных систем) или в состоянии термодинамического равновесия (для крупных систем или находящихся в контакте в резервуаром). Вам разве не покажется странным такое движение?

      Насчет вводных слов — на самом деле введение можно было в несколько раз расширить. Исходно у Вильчека начиналось все с классической механической системы, для которой он хотел неустранимое движение в состоянии с минимальной энергией, а затем пошли квантовые системы нескольких частиц. Но это сильно бы утомило, т.к. дальше не используется, поэтому я сразу перешел на системы в равновесии.
      Ответить
      • PavelS > Игорь Иванов | 17.03.2017 | 13:42 Ответить
        Зря упростили, вся идея куда-то подевалась. Вся ведь фишка в термодинамике, не так ли? А вот про неё почти ничего сказано не было. Вот тут по прочтении вашей заметки даже не очень ясно что с чем в состоянии равновесия. Уж я так понимаю явно не то что атомные спины в равновесии с микроволновым излучением.

        Что касается делителей частоты, то нет, они не вызывают у меня никакого ощущения странности. В электронике такого полно, и без термодинамики.
        Ответить
        • Игорь Иванов > PavelS | 17.03.2017 | 16:08 Ответить
          Видимо, не удалось мне вас убедить, что здесь есть нечто необычное. А на уровне классической системы вас тоже не удивилось бы периодическое движение в состоянии с наинизшей энергий?

          Насчет равновесия: обе системы находятся во внешних случайных потенциалах. Этот потенциал уже присутствует, как в случае с примесями, или насильно внедряется, как в случае цепочки атомов. Системы приготавливаются в выстроенном состоянии и эволюционируют куда-то под действием воздействий, внутреннего взаимодействия, в этих случайных потенциалах.

          Насчет делителей частоты: я еще раз повторю, разумеется в возбужденном состоянии, под действием внешних сил, система может двигаться по всякому. Но тут изучается наивыгодное состояние (наинизшее по энергии для изолированной системы или квазиравновесное для периодически толкаемой).
          Ответить
          • PavelS > Игорь Иванов | 17.03.2017 | 17:56 Ответить
            Скажем так, вся термодинамика - одни сплошные "случайные потенциалы". Но в тепловых двигателях нет ничего необычного, т.к. случайность случайности рознь. То, что поршень в машине "эволюционирует" из состояния в состояние - тут ничего особенного. Был бы подвод энергии извне. Причем, не просто энергии, а такой чтобы можно было бы извлечь эту энергию в цикле Карно. В этой статье всё движется энергией микроволн или лазера. А под воздействием просто тепла - ничего бы двигаться не стало бы, т.к. из тепла энергию не извлечь.

            Про состояние наинизшей энергии. Ну не в нём же в статье идёт движение. Т.е. не все же спины поворачиваются одновременно. Т.е. движение идёт через горку. Вверх тащит излучение, вниз - энергия уходит в тепло.
            Ответить
            • Игорь Иванов > PavelS | 17.03.2017 | 18:18 Ответить
              ОК, поскольку я не могу тратить время на долгое обсуждение, я тогда скажу, что вы переросли научпоп уровень и вам дальше нужно уже погружаться в сами статьи. Я надеюсь, что вы доверяете утверждению, что, раз научное сообщество по этому поводу возбудилось, тут совсем все не так тривиально, как вам кажется.
              Ответить
              • PavelS > Игорь Иванов | 17.03.2017 | 20:54 Ответить
                Всё верно, я не пишу "Нэйче лажу гонит", я пишу "я не понял прочитав тутошнее изложение".
                Ответить
              • PavelS > Игорь Иванов | 17.03.2017 | 22:10 Ответить
                А статья в полном варианте как-то бесплатно читается?
                (а, вижу, что-то с архива в ПДФ читается)
                Ответить
                • Игорь Иванов > PavelS | 17.03.2017 | 22:20 Ответить
                  Да, все статьи есть в архиве, более ранние теоретические тоже, я просто не всегда давал ссылку.
                  Ответить
  • aspirin  | 17.03.2017 | 11:46 Ответить
    Прошу заранее прощения у автора заметки, коммент обращен к редакторам и администраторам.
    Ув.редакция,
    негде это больше обсудить, вы же в лучших традициях совка заставляете нас переваривать ваш этот "новый дизайн" внутри нас самих. Поэтому напишу здесь, есть надежда - прочитаете.
    Если коротко, то вы тут ничем не отличаетесь от самодовольных чинуш, у которых есть всего две задачи: выседеть на стуле и себя не обидеть. Вы с упорством ослов несколько месяцев проталкиваете этот ваш дизайн, видимо одновременно получая удовольствие от распила бюджета и желания угодить начальству, которое перед вами поставило сию задачу. Поэтому вообще, вообще никакие аргументы сообщества вы не слышите, не видите и знать не хотите. Сайт стал ужасен, пользоваться им еще можно будет привыкнуть, но привыкать к унижению не считаю нужным. Цели вы достигли, поздравляю. Пока.
    А.С.
    Ответить
    • PavelS > aspirin | 17.03.2017 | 13:45 Ответить
      Эй, заходи на http://old.elementy.ru, всё будет абсолютно как раньше. Я так и сделал. Обижать редакторов я не буду, по мне так они __ошиблись__ выбрав новый дизайн за основной, но разводить слвоа про __чинуш__ и распилы я бы не стал, т.к. ошибки бывают в любой работе.
      Ответить
    • 3g430 > aspirin | 19.03.2017 | 13:04 Ответить
      Ничего просто так не делается, и это "жу-жу" тоже неспроста. Был хороший разбор нового дизайна, и там, в частности, отмечалось, что научные статьи в Элементах, с графиками и диаграммами требуют внимательного прочтения в спокойной обстановке, а не в троллейбусе на телефоне. Целевая аудитория теперь - молодежь. Прогнозирую снижение уровня изложения и усиление наметившейся в последнее время пропаганды политических воззрений владельцев. Причем методы пропаганды - необъективность, демагогия, цензура - уже ничем не отличаются от того, что можно видеть на гос. ТВ (Киселев, Соловьев и пр), хотя сайт позиционирует себя как демократический.
      Ответ редактора/владельца очевиден: "сайт: а) мой, что хочу то и делаю, могу ваще закрыть; б) бесплатный, а музыку заказывает тот, кто платит. Заведите свой и делайте, что хотите."

      Вот что на самом деле беспокоит - содержание, а вовсе не форма. Она хоть и бездарна по исполнению, но приспособиться можно.
      Ответить
  • dims  | 17.03.2017 | 15:05 Ответить
    1) Почему-таки любая авто колебательная система не является таким кристаллом-во-времени? Откуда возникает требование равновесия? Может быть, кристаллы-во-времени возможны, но в силу симметрии между временем и энергией, обязаны быть неравновесными? Например, периодически булькающая на огне каша -- почему не является кристаллом-во-времени?

    2) По аналогии с термином "кепстр" предлагаю назвать кристалл-во-времени "латсирком" :)
    Ответить
    • Игорь Иванов > dims | 17.03.2017 | 15:58 Ответить
      Кристалл — это когда что-то организуется само собой в наиболее выгодном состоянии. Разумеется, под влиянием внешних воздействий, в возбужденном состоянии может происходить периодическое движение. Но это не _самоорганизация_.
      Ответить
      • Rattus > Игорь Иванов | 20.03.2017 | 06:07 Ответить
        Почему же не самоорганизация? Та же реакция Белоусова-Жаботинского? Самоорганизация - только по другим параметрам, а не по частоте, как в данном случае. Т.е. отличие в том, что из РБЖ надежный метроном не сделать - частота колебаний будет плавать от внешних условий, а тут - нет, если я правильно понял.
        Ответить
  • Teodor  | 18.03.2017 | 07:35 Ответить
    Редакции спасибо за новый дизайн сайта. Много форумов и сайтов погасло из-за упрямства цепляния за олдскульный, как бы, формат. Старички выбывали, а молодежи было неприятно копаться в старье. Изучать новое должно быть в крови тех, кто интересуется наукой. Для сторожил: требуется усилие, чтобы привыкнуть к новому интерфейсу? Если ты сделал его - ты ещё крепкий старик, Розенбом! Если нет - иди забивать козла во дворе.
    P.S. Я бы ещё добавил возможность подключать изображения в комментах (с ограничением по размеру).
    И непременно связь с соцсетями для молодежи.
    Ответить
    • prometey21 > Teodor | 18.03.2017 | 12:18 Ответить
      Я старожил. И не вижу никаких сложностей в новом сайте! Просто я старый компьютерный волк. Работаю на компьютерах с 1978 года! Тогда ещё не было никакого Интернета, не было никаких соцсетей! Форумы появились в начале 21-го века. С них я и начал веб-серфинг. Впервые работал в Интернете в 1996 году. Тогдашний Интернет был очень далёк от сегодняшнего! Но и тогда это было окном в Новый Мир!!!
      Ответить
      • nicolaus > prometey21 | 19.03.2017 | 11:51 Ответить
        Я Вас понимаю. События и творческая работа в молодости всегда воспринимаются с любовью. В то время я также немного занимался разработкой программных средств. Тогда реализовать красивый интерфейс было невозможно ввиду примитивности аппаратных средств. Интерфейсы с использованием стандартных высокоуровневых функций были похожи на то, что сейчас выдают за новые веяния. Эти интерфейсы мне уже тогда не нравились. Чтобы улучшить облик программ проделал гигантскую работу - написал на базе низкоуровневого языка свою библиотеку графических функций.

        Я с Вами полностью согласен, что в новом сайте нет никаких сложностей. Все, что я сейчас вижу в новом дизайне сайта – это крайний и ничем не обоснованный примитивизм.
        Ответить
        • prometey21 > nicolaus | 19.03.2017 | 13:26 Ответить
          Я занимался разработкой единственного в СССР контроллера оптического носителя записи. Разработка работала под MS-DOS. Тогда ещё были компьютеры с 386 процессором, стыковалось с ним. Контроллер использовал для исправления ошибок коды Рида-Соломона. Аппаратура исправления ошибок была спроектирована в Курском политехе. На этой разработке была защищена кандидатская диссертация! Для разработчиков этой аппаратуры важна была математика, от неё отталкивались разработчики. Математический аппарат базировался на логарифмах в полях Галуа. Я занимался разработкой интерфейса процессора Intel-8088 c курской аппаратурой. Разработка была очень сложной. Сейчас это делается в контроллерах CD и DVD на одном кристалле.
          К сожалению всё это оффтопик, но именно эта работа помогла мне разобраться в современной физике элементарных частиц! Именно поэтому я считаю сайт не сложным, но разработчикам - салют!!!
          Ответить
          • nicolaus > prometey21 | 19.03.2017 | 16:12 Ответить
            Ну да, в то время мы были первыми во многих областях физики, в математике, в космической технике. Нам казалось, что нет невыполнимых задач и мы можем все.
            Ответить
            • prometey21 > nicolaus | 19.03.2017 | 17:14 Ответить
              К счастью не всё ещё потеряно! Существует Математический институт им. В.А. Стеклова РАН. В нем текущие публикации недоступны, по-моему, в течение 3 лет! Наработки в математике у российских ученых серьёзные. Можно сказать впереди планеты всей!!! И я делал последние работы до выхода на пенсию секретные.
              Ответить
            • Михаил 33 > nicolaus | 20.03.2017 | 15:10 Ответить
              Я с Вами полностью согласен.
              Однако, шрифт на "серо-блеклом фоне" (как неудачная матричная печать) дополнительно загружает мозг и снижает скорость чтения - это психологический ход?
              Ответить
              • VladNSK > Михаил 33 | 24.03.2017 | 16:32 Ответить
                Поддерживаю замечание Михаила 33 по поводу шрифта в комментариях к новостям.
                Ответить
  • Nonny  | 18.03.2017 | 22:02 Ответить
    Игорь, спасибо большое!)) Вы как всегда радуете своей четкой интерпритацией! Я уже даже начала узнавать Вас по стилю письма) Всвязи с раздутым "шоу" на эту тему во всех лентах, нашла оригинал - "неасилил"... Пришла сюда, думаю если на элементах есть - значит тема действительно не пустая. Нашла! Читала не посмотрев имя автора, но сразу Вас узнала!))) Спасибо за вашу работу - я ваш фанат!)))
    Ответить
    • Игорь Иванов > Nonny | 19.03.2017 | 18:24 Ответить
      Спасибо за отклик. Я, правда, сам не очень доволен текстом, раз он кому-то показался неубедительным.
      Ответить
  • Юрий Федоров  | 21.03.2017 | 18:32 Ответить
    Вот, думаю: разве мало вокруг собственных частот колебания у вещей и предметов? Как бы я не "толкал" струну (совпадая этими толчками или не совпадая с ее собственной частотой) - все одно она будет колебаться с нею, с её собственной частотой. Сколько бы не светил на неё разными цветами - будет отражать только тот цвет, который ей Создатель присудил отражать. (если толкать я её буду сильно-мощно с иной частотой - она будет вибрировать принудительно+ какие-то из гармоник будут привносить в этот насильственный звук и свой вклад. Тогда, быть может, и получится эти пара пиков, которые на второй строке диаграмм.)
    Сомневаюсь, что аналогичная моим этим размышлениям ситуация имелась ввиду в этой статье...
    Если же аналогия правильна, то два вопроса:
    1) можно ли любую штуковину, обладающую своей собственной частотой, считать в некотором смысле "кристаллом" в дискретном времени?
    2) может быть, причина волнения ученых именно в том, что они открыли новый вид колебаний - после упругих или электромагнитных всяких - открыли тип "спиновертящих" колебаний сделанного из атомов вещества?
    Ответить
    • Kyu > Юрий Федоров | 27.03.2017 | 06:37 Ответить
      Кажись, автор уже устал повторять - движение не должно требовать непрерывного вклада энергии. Ваша "собственная частота" никогда не проявится, если не будет внешнего воздействия или спонтанной потери энергии.

      "Причина волнения ученых", однако, в экзистенциальном поиске мотивации.
      Ответить
Написать комментарий

Другие новости


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»