Ай нид хелп...

НТВ 17.06.03 (хр.00:51:14)

Участники:
Александр Гордон - ведущий
Анатолий Константинович Звездин – доктор физико-математических наук

А.З. ... Когда начали делать эксперименты, обнаружили, что, в общем то, всё укладывается хорошо в теорию Луи Нееля.
Но когда начали экспериментировать с ещё более мелкими, нанометровыми частицами, обнаружили интересный факт. Оказалось, что действительно, она идёт по Неелю, но когда мы приходим к низким температурам, порядка Кельвина, оказывается, что скорость становится постоянной и при дальнейшем понижении температуры не меняется.
Это удивительный факт. Довольно быстро была выдвинута идея, что здесь мы имеем дело с макроскопическим квантовым туннелированием намагниченности частицы.
А.Г. Макроскопическим?
А.З. Да, магнитный момент всей частицы, макроскопический, он туннелирует как целое. Это напоминает, помните, кота Шрёдингера. Так вот эта частица, этот магнитный момент как целое, он переходит в другое состояние.
Удивительный факт.
А.Г. То есть этот туннельный эффект, по сути дела – макроскопический?
А.З. Макроскопический, да.
Конечно, это колоссально интересная штука, но не все физики согласились с этой идеей. Возражали, что частицы очень различны по размерам, дисперсия размеров есть. Поэтому скорости, размагничивая в разных частицах, тоже будут сильно различаться.
И тут, в общем, можно всё что угодно получить. То есть возник тупик некий.

НТВ 23.06.03 (хр.00:39:46)

Участники:
Александр Гордон - ведущий
Андрей Борисович Рубин – член-корреспондент РАН

А.Р. ... Вот, посмотрите, белок. Семь альфа спиральных столбов. Внутри эти переносчики, черненьким обозначены.
А вот как бежит электрон от одного переносчика к другому, идёт перенос электрона.
Достаточно большие этапы.
А бежит он очень быстро.
Вопрос – как это происходит, за счёт чего он происходит быстро.
Обычно в химии растворов как решается вопрос? Ударения молекул, преодоление барьера, перенос электронов, и очистительные, восстановительные реакции.
Здесь все переносчики погружены в белок. Они не бегают, никакой энергии активации в обычном смысле слова нет. Поэтому начальные этапы происходят быстро, и нужно понять механизм за счёт чего это происходит.
И это был принципиальный этап в понимании механизма. Оказалось, что эти процессы очень быстрые. Причём, происходит не просто какая то диссипация энергии, а идут направленные какие то изменения, микроконформационные.
И дальше было показано, что идёт так называемый туннельный перенос электрона при низких температурах. Экспериментально оказалось, что этот перенос электрона идёт здесь при температурах минус сто градусов Цельсия. При температурах жидкого азота, даже жидкого гелия.
Что принципиально? Что идёт он, в общем, с эффективностями принципиально сравнимыми с таковыми, которые наблюдаются при комнатных температурах.
И, причём, ещё раз говорю, это не какая то экзотика, которая идёт только при азотных температурах.
Этот барьерный туннельный перенос происходит при всех температурах. При комнатных температурах в организованных системах он идёт даже с большей эффективностью, чем надбарьерный перенос в конденсированных системах.
А.Г. Это же квантовый эффект?
А.Р. Да. Совершенно верно. Это туннельный эффект физики, физика очень хорошо знает туннельный эффект.
И здесь он происходит.
Причём, идея в чём. Вот происходит туннелирование электронов из начального состояния в другое, а дальше он же может назад вернуться.
А эффективность фотосинтеза начальных этапов – сто процентов. Практически сто процентов, для того, чтобы он не вернулся.
За время пребывания в конечном состоянии часть энергии теряется. И за время десять в минус двенадцатой секунды он поэтому не успевает вернуться назад. И бежит дальше, ему легче в этом смысле идти дальше, чем вернуться назад.
Но принципиальным является следующее.
Когда приходит электрон, он не только фиксируется. Это же большая глобула, я вам показывал большой белок. Она вся претерпевает изменения вслед за приходом электрона.
Вот здесь показано это схематически. Вот донор, вот аксептер.
Вот у них конформация. Вот произошло туннелирование электрона.
И после этого конформация начинает меняться. У донора она опять возвращается в исходное положение, чтобы принять откуда то электрон.
А у аксептера, взявшего электрон, она опять меняется, чтобы передать его дальше.
Это экспериментально можно проверить. Можно поймать.
Но я пока скажу, как можно себе представить аналогию.
Вот, представьте себе, в цирке два акробата прыгают с одной трапеции на другую.
Трапеция – это белок информационного изменения, спонтанный. А акробаты, значит, электронные. И когда эти трапеции в результате, в данном случае, свободной воли его помощника, приближаются на короткое расстояние, так, чтобы барьер для туннирования был небольшой, происходит туннирование. Акробат прыгает, хватается. Он хватается, фиксируя себя, теряя часть энергии в трении. Это потеря части энергии электрона по колебательной.
А у акробатов – трение. Проверка жестокая, намажьте лапти подсолнечным маслом, вы увидите, что получится.
Но после того как он себя зафиксировал, что дальше?
Характер движения трапеции меняется. Он начинает себя раскачивать.
А здесь что получается? Здесь его свободная воля, так сказать, он хочет. Ему ещё тут помогают.
А в туннелировании ему так устроена конформация, что новое равновесное состояние получается в осмысленной конфигурации, что достигается для облегчения дальнейшего переноса электрона.
И экспериментально это можно поймать.
Вот, следующий рисунок показывает, как это можно сделать.
Вы запускаете систему и можете её замораживать.
Можно сделать так. Вначале заморозить в темноте, а потом запустить электрон и посмотреть, как он будет там в ней гулять туда сюда.
А можно сделать по другому. Можно начать освещать систему, она будет оживлена уже, и по дороге её замораживать. И тогда вы в зависимости от скорости замораживания, понижения температуры, от интенсивности света, то есть от числа ударов, можете поймать разные состояния.
И получите, что при одной и той же конечной температуре она у вас будет в разном состоянии и в разной конформации. И это экспериментально наблюдается действительно.

Вселенная и Человек 25.06.03
(хр.00:50:07)

Участники:
Александр Гордон - ведущий
Юрий Николаевич Ефремов – доктор физико-математических наук, профессор.
Артур Давыдович Чернин – доктор физико-математических наук, профессор.

А.Г. : …которая прозвучала как одна из версий возникновения Вселенной в этой программе.
Версия была, если я верно излагаю, следующая: физический вакуум, вот этот самый непостижный и непонятный нам первичный вакуум в результате некоей флуктуации произвёл частицу, которая, пройдя под барьером, из-за туннельного эффекта, попав в то, что теперь называется пространством временем, всё и натворила.
То есть, это так или иначе приближение к квантовой теории гравитации и, следовательно, квантовой теории происхождения Вселенной.
У меня возникает одна большая проблема: если верить современной квантовой механике, в момент возникновения этой частицы и её туннелирования, её прохода под барьером, должен был быть наблюдатель.
И вот тут взамен версии, которую предлагают многие учёные (я читал это и в материалах к сегодняшней программе, версии от божественного до разумного происхождения наблюдателя; некий разум, может быть, схожий с нами, произведший эксперимент в лаборатории, в результате чего получилась эта самая Вселенная), я услышал вдруг вот какую версию.
Поскольку речь шла об обнаружении гравитационных волн, которые вот вот сможем поймать и зафиксировать, то у нас появится возможность пройти через реликтовое излучение своим взглядом и попасть туда, в самое начало Вселенной.
И вот тогда, поскольку время то относительно – прошлое, настоящее, будущее – всё, в общем, одномоментно, – тогда у начала Вселенной появится наблюдатель, необходимый для её происхождения, и этот наблюдатель – мы.
Вот это меня абсолютно поразило, и я требую, просто настаиваю на ваших комментариях.
А.Ч. : Это большая честь для нас сотворить Вселенную своим фактом её наблюдения.
Но нужно подумать о том, как проверить эту идею экспериментальным путём.
И если это не физика, а философия, пожалуйста, можете говорить что угодно, не заботясь ни о каких экспериментальных тестах.
Но если вы желаете говорить о физике, извольте придумать эксперимент, хотя бы мысленный, эксперимент, в котором вы бы проверили, в самом ли деле вы своим взглядом, ну пусть с помощью гравитационных волн, на начальное состояние Вселенной, этим самым взглядом её сотворили. Скажите, вы можете представить себе такой эксперимент?
А.Г. Я – нет. Но я, честно говоря, и не размышлял над этим с точки зрения эксперимента.
А.Ч. Я тоже не могу себе представить такого эксперимента, и я думаю, что его и не существует, не существует эксперимента, который дал бы ответ «да» или «нет» на вопрос, правильно так рассуждать или это ложное рассуждение. Ну, если нет такого эксперимента, я думаю, что нет. Ты как считаешь?
Ю.Е. : Эксперимента не видно, конечно, но сама идея возникновения Вселенных, множественных Вселенных как флуктуаций первичного вакуума, она вполне научна, она же входит в составную часть теории инфляции, правда ведь?
А.Ч. Ну то, что входит как составляющая часть в теории инфляции, не говорит ни «за» и ни «против», я бы даже сказал, скорее «против» этого. Теория то не проверена.
Ю.Е. Теория не проверена, но она имеет некую философскую красоту – бесконечный и вечный вакуум, в котором то в одном, то в другом месте возникают из элементарных частиц быстро раздувающиеся вселенные, причём, в самое разное время.
В каждой вселенной своя физика, может быть, разное число размерностей, другие элементарные частицы.
А.Г. Но мы опять упираемся в невозможность экспериментальной проверки.
Ю.Е. Да, к сожалению, это, конечно, верно, но всё же один «эксперимент» был проведён успешно – это наша Вселенная, и это мы, которые в ней живём, потому то наша Вселенная кажется удивительным образом точно подогнана к возможности нашего существования.
Это то, что называют антропным принципом. Я думал об этом говорить в конце, но можно и вначале.
А.Г. Я думаю, что стоит вначале, потому что ведь именно из за того, что современная наука, пользуясь математикой, математической логикой, теориями, которые проверены, которые работают уже как инженерные системы, та же квантовая механика, она приходит к каким то заключениям, которые ни мыслимым, ни немыслимым экспериментом проверить нельзя.
И это заставляет многих критиков говорить о том, что наука в её классическом виде, «теория, практика, эксперимент», она закончилась, что она вступает в область метафизических исследований, где любая теория хороша, если она, как вы изволили выразиться, красива.

Квантовая космология 05.08.03
(хр.00:55:25)

Участники :
Андрей Анатольевич Гриб – доктор биологических наук
Михаил Леонидович Фильченков – доктор биологических наук

М.Ф. ... Что ещё можно сказать?
Да, здесь ещё есть вот некая проблема, о которой сейчас Андрей Анатольевич скажет. Я только сделаю анонс, что в такой постановке задачи, когда у вас энергия равна нулю, из уравнения Шрёдингера следует, что у нас нет времени, потому что, как я сказал, мы рассматриваем только трехмерные конструкции, и из них выводим какую то динамику.
А то, что у нас нет времени, это очень плохо, потому что это означает то, что, раз нет времени, значит, нет наблюдателя.
А основная интерпретация квантовой механики, в общем то, требует наличия наблюдателя.
По крайней мере, в такой трактовке, которая дана, можно сказать, в «библии квантовой механики» – книге фон Неймана «Математические основы квантовой механики». Без этого построение теории невозможно, хотя не все разделяют эту точку зрения, но, по видимому, всё равно есть трудности. Как выйти из этого положения?
Предлагаются другие интерпретации. Скажем, в этой передаче обсуждалась так называемая многомировая интерпретация. Это, значит, что вы каждому измеренному значению какой то величины ставите в соответствие какой то определённый мир.
То есть ты измерил одно значение, это было в одном мире.
Измерил другое – в другом.
Это следствие того, что в квантовой механике называется редукцией волнового пакета.
Это то, что у вас есть, с одной стороны, волновая функция – это и есть некая суперпозиция разных состояний, но при измерении вы не измеряете всё в суперпозиции, измеряете только одно состояние.
То есть те величины, которые вы измеряете, являются собственными значениями, которые соответствуют этим собственным функциям. Только одна собственная функция и одно собственное значение. А куда остальные исчезают – неизвестно.
И это называется процедурой редукции волнового пакета.
И для того, чтобы этого не было, вы, благодаря многомировой интерпретации, предлагаете, что каждое измерение происходит в каком то другом мире. Это так называемый мультиверс, об этом Андрей Анатольевич скажет.
Я ещё только хотел добавить, что, на самом деле, не всё так плохо.
Когда вы рассматриваете квантовую космологию, например, рождение Вселенной, то оказывается, что после того как происходит туннелирование, которое соответствует рождению Вселенной (с очень малой вероятностью), волновая функция оказывается такой, что из неё можно вывести, какая будет зависимость масштаба расширения от времени, то есть возникает время.
Оно запрограммировано в самой квантовой механике. То есть до того, как Вселенная родилась, не было времени.
Но если вы знаете эту волновую функцию и берёте её на предельно больших, масштабных факторах, то из этой зависимости, точнее, из её фазы, вы можете найти однозначно, как будет вести себя этот масштабный фактор в зависимости от времени.
То есть у вас возникает время. Возникает, правда, некая трудность с наблюдателем. Об этом Андрей Анатольевич, конечно, подробно расскажет.

А.Гордон Прежде можно ещё один вопрос я задам? Вы говорите о маленькой вероятности флуктуации, в результате которой возникает Вселенная. А какое время при этом имеется в виду? Вероятность – за какое время?

М.Ф. А всё дело в том, что туннельный эффект происходит за нулевое время, потому что он происходит под барьером и…

А.Гордон То есть вероятность события за нулевое время??!

М.Ф. Да. За нулевое, при туннельном эффекте никакого времени нет, оно возникает после.

А.Гордон Да, спасибо, я получил информацию. Не понял, но получил информацию.

Это я сама себя цитирую -- я как-то вспоминала эту историю, еще на инфо... когда мы обсуждали м/ф Миядзаки "Ходячий замок Хоула" -- тогда Стэфф вспомнил про понятие "гельт" в древнеирландской мифологии... Но, как погляжу, к "туннельному эффекту" эта история тоже подходит