Есть такой сетевой ресурс МФТИ "Поток". Научно-оппозиционно-разжигательный. Позиционирует себя, естественно, как независимый от администрации физтеха. От стаффа физтеха и правда независим, админится неким Константином Виноградовым, и расцвет его пришелся аккурат после поездки этого Виноградова в Штаты. ну, так совпало. Организовал дублирующий профсоюз МФТИ и педалирует бесконечные наезды на руководство. Такой миниФБК в рамках отдельно взятого вуза. Наблюдать интересно, наезды-оправдания, ну вы поняли, все как обычно. Мое личное отношение — замечательно. И имунку в обществе подстегивает, да еще и не за наш счет. Типа "Овцы" в общем. Понятно, что необходимо следить за балансом, иначе весь лес сожрет, но в определенной степени — необходимое явление.
Необычен очередной наезд, уже на ученых, то ли поняли, что бесполезно бычить на конкретно администрацию, то ли инструкции поменялись, и решили зайти с другой стороны. Физик я, как балерина, поэтому хотелось бы услышать мнение сообщества, кто тут в теме.
Далее статья Михаила Викторовича Фейгельмана о том, что группа под руководством Гордея Лесовика, зав. кафедры “Фундаментальные проблемы физики квантовых технологий” ФОПФ МФТИ и ведущего научного сотрудника ИТФ Ландау занимается фальсификациями.
«Буквально говоря, это обман детей» — статья и комментарий Михаила Фейгельмана о фальсификациях в научпопе.
Сегодня в газете “Троицкий вариант — наука” вышла статья“Популяризация науки и обман трудящихся”, которую написал Михаил Фейгельман, зав. кафедры “Проблемы теоретической физики” ФОПФ МФТИ, зам. директора ИТФ Ландау.
В своей статье Михаил Фейгельман рассказал о фальсификации результатов научных исследований в научно-популярных статьях и объяснил, какие последствия для науки и общества имеют подобные махинации.
Для примера автор разобрал две научные статьи и их анонсы в прессе. Одна из них — статья “H-theorem in quantum physics” научной группы под руководством Гордея Лесовика, зав. кафедры “Фундаментальные проблемы физики квантовых технологий” ФОПФ МФТИ и ведущего научного сотрудника ИТФ Ландау.
Помимо статьи, публикуем комментарий Михаила Фейгельмана “Потоку” по затронутой теме.
Популяризация науки и обман трудящихся
Многократно приходилось слышать о бурном развитии научной популяризации в России; но сложно ожидать внятных представлений о происходящем в современной науке от людей, с наукой прямо не связанных, хотя бы и имеющих университетское образование. Более того, сейчас уже невозможен и специалист по «физике вообще» (то же самое и в других науках). Сокращенное, адаптированное, т.е. «популярное», изложение научных результатов необходимо для сохранения связности и общности представлений о современном мире хотя бы внутри образованной части общества. Не менее важно это для ориентации студенческой молодежи, которой предстоит выбирать, чем заниматься в науке. Поэтому достоин всяческого одобрения и уважения честный труд научных работников и журналистов, которые этим занимаются.
Цель науки – получение новых сведений об устройстве окружающего мира, установление связей между этими сведениями, развитие понимания причин различных явлений и их взаимосвязи. Люди занимаются этим много веков, наука очень сильно специализировалась, особенно в последние полвека. Число “лиц ученого звания” возросло за эти полвека многократно — это один из примеров инфляции. Надо понимать, что в общие курсы физики, например, не входит почти ничего из созданного в физике за последние лет 50-60. Ниже пойдет речь только о самой часто встречающей форме популяризации науки, когда автор свежей статьи в уважаемом научном журнале совместно с научным журналистом производит нечто вроде пересказа сути своего достижения в форме, призванной быть понятной народу. Это полезно, если удается объяснить суть полученного научного результата, да еще если и результат того стоит.
Однако проблема в том, что очень легко, а часто и материально выгодно заниматься такого рода деятельностью нечестно, когда публике рассказывают наукообразные байки. В байках такого рода обычно присутствуют претензии на фундаментальность открытия (очень полезно «опровергнуть» какой-нибудь важный закон природы; особенно в этом отношении популярны законы термодинамики), его практическую применимость и указание на «мультидисциплинарность» проведенного исследования. Крайне желательно, чтобы исследование не ограничивалось, к примеру, физикой конденсированного состояния (а это сама по себе огромная научная область), еще декларируется какое-то отношение к теории струн (уже лет тридцать претендующей на объяснение всей основы мироздания) или, скажем, к биологии.
Какая-то поверхностная связь с результатом самой научной работы, которую текст (пресс-релиз или беседа с журналистом) «популяризирует», должна присутствовать хотя бы на уровне словоупотребления, но не обязательно, чтобы достижения, предъявляемые публике, действительно содержались в исходной статье. Сам журналист, готовящий публикацию, не может разобраться, что действительно сделано в работе, опубликованной, например, в Nature, а что является лишь предметом фантазий ее автора.
Более того, статья в условном Nature или Science (не говоря уж о журналах попроще) может вообще не иметь научного смысла. Есть много примеров, когда сколь угодно рейтинговые журналы публикуют чушь или банальности под видом научных достижений, несмотря на то что у них есть строгое рецензирование, критерии и проч. Сбои в работе этой системы весьма нередки, поскольку любой бурно развивающийся рынок поражает инфляция. Авторы сомнительных сочинений, которые как-то удалось просунуть в престижный научный журнал, чаще всего и склонны к обману публики под видом «популяризации». За это платят грантами и престижными позициями, а теперь и среди официальных «показателей работы» российских научных институтов фигурирует «количество упоминаний в СМИ».
Распределяют эти блага, как правило, администраторы, в науке мало что понимающие. Они ориентируются на “формальные показатели”, которые при желании легко подделать. Если вы печете хлеб или шьете башмаки, вам (в условиях рыночной экономики, разумеется) довольно сложно процветать, производя халтуру. Потому что конечный потребитель ее немедленно обнаруживает органолептически и продукцию вашу более не покупает. Иное дело с научными достижениями: тут конечный потребитель — всё общество, а оценка качества “продукции” хоть и происходит, но очень не быстро, годами и десятилетиями. За это время можно очень даже преуспеть. Защита науки от фальсификаций невозможна, если в научном сообществе разрушены представления об этике и не работает институт репутаций. Отчасти это уже произошло во всем мире, хотя и в разной степени в разных его частях.
Желание бездарных администраторов руководить процессами принятия решений в науке путем автоматизированного анализа (публикационной активности, цитируемости и т.п.) губит науку наиболее быстро и эффективно, даже эффективнее безденежья. Потому что основанная на этой цифири система принятия решений провоцирует развитие прохиндейства вместо науки, каковое лет за 10–15 становится доминирующим типом поведения. Так что почва для массовых фальсификаций — вместо популяризации науки — уже создана и унавожена решениями государственных органов.
Рассмотрим всего лишь пару примеров.
Из отечественной науки
В январе 2017 года пресс-служба МФТИ опубликовала сообщение под заголовком «Второй закон термодинамики может нарушаться в квантовом мире», рассказывающее о статье группы авторов под руководством докт. физ. -мат. наук Г. Б. Лесовика. Эта статья под заголовком ”H-theorem in quantum physics” появилась в журнале Scientifc Reports, входящем в издательскую группу Nature. Пресс-релиз многократно тиражировался в различных сетевых изданиях и приобрел некоторую известность. Разберемся, как он устроен и какое отношение имеет к статье в Sci. Rep. Оба текста находятся в свободном доступе, так что читатель может сам во всем убедиться.
Вот ключевые утверждения пресс-релиза (выделение жирным шрифтом автора — прим. «Потока»):
«В результате ученые обнаружили условия, при которых второй закон термодинамики может локально нарушаться. Это может происходить в квантовых системах относительно небольшого, но макроскопического размера — сантиметры и даже метры. Существенное различие состоит в том, что если в классической физике уменьшение энтропии связано с передачей тепловой энергии, то в квантовом мире снижение энтропии может происходить без передачи энергии — за счет квантовой запутанности. „Мы можем «вычистить» состояния за счет квантовых эффектов“, — объясняет Лесовик. По его словам, ученые в ближайшее время планируют провести экспериментальную проверку этого эффекта. Такой эксперимент откроет возможность создания квантовых холодильников и двигателей нового типа»
Подчеркиваю, этот пресс-релиз не продукт фантазии журналистов, он записан ими со слов самого Г. Б. Лесовика.
Теперь обратимся к оригинальной публикации. Здесь неуместно обсуждать научную постановку вопроса, предложенную в статье в Scientifc Reports, — это достойно отдельного разговора. Мы просто поглядим на заявленные результаты. Первый из них относится к изменению энтропии системы, состоящей из одной квантовой частицы, которая рассеивается на контакте из трех проволок (изображен на рис. 1 статьи). Частица прилетает из проволоки 1 и вылетает через проволоки 2 и 3. Результат произведенного авторами вычисления приведен в начале стр. 4 статьи, он состоит в том, что энтропия рассматриваемой системы (в которой не происходит, по мнению авторов, изменения энергии) при некоторых условиях может уменьшиться на 0,05 kB (где kB — постоянная Больцмана). Напомним, что максимальная энтропия одного «бита» — системы, которая может находиться в одном из двух состояний, — равна kB ln2 ≈ 0,7 kB.
Следующий результат (раздел ”Elastic scattering”) относится к задаче о рассеянии частицы на системе из N других частиц. Авторы получили, что в пределе очень большого числа N >> 1 условия справедливости H-теоремы Больцмана всегда восстанавливаются (даже если они могли быть нарушены для малого количества частиц), см. формулу (11) и сопутствующий текст. В частности, авторы пишут: ”Thus the evolution of the considered 3D system occurs with ΔS > 0”. Иначе говоря, они убедились, что в большой квантовой системе (N >> 1) энтропия возрастает, как и утверждал Людвиг Больцман более 100 лет назад.
Еще один раздел статьи называется ”Scattering on two-level systems” и никаких результатов (которые, например, можно было бы сравнить хоть с каким-то экспериментом или с другой теорией) не содержит, а содержит лишь некоторые рассуждения. Зато в конце этого раздела имеется следующее:
”This may result, in general, in a non-monotonic entropy evolution. This issue requires a separate study and will be a topic of a forthcoming work”
В переводе на русский:
«Это, может быть, приводит к немонотонному изменению энтропии со временем. Данный вопрос нуждается в отдельном исследовании и будет предметом дальнейшей работы»
Подведем итог: результативно статья Г. Б. Лесовика и др. в Sci.Rep. сообщает, что в системе из одной частицы энтропия иногда (если постараться) может и чуть-чуть уменьшиться, но в системе из многих частиц такого никак не происходит. Никакого сюрприза — и первое, и второе давно известно. Заметим заодно, что никаких вообще единиц измерения длины в работе не упоминается. Нет там ни сантиметров, ни даже нанометров.
Теперь вернемся к пресс-релизу, где сказано:
«…ученые обнаружили условия, при которых второй закон термодинамики может локально нарушаться. Это может происходить в квантовых системах относительно небольшого, но макроскопического размера — сантиметры и даже метры»
Эта ключевая для всего текста релиза фраза представляет собой прямую ложь.
Ничего подобного авторы не обнаружили, и в своей статье в Sci. Rep. они этого не заявляли. И вряд ли в противном случае им бы удалось опубликовать статью. В самом деле, в «системе размером в сантиметры» обычно имеется порядка N ~ 1023 частиц. Это очень большое число, и никаких шансов на уменьшение энтропии в замкнутой системе такого размера авторами не предложено. Даже и для куда меньшего N ~ 104 частиц тоже не предложено. Так что никак не следует ожидать, что их деятельность «откроет возможность создания квантовых холодильников и двигателей нового типа».
Подчеркнем: всё, что имеется в исходной статье в Sci. Rep. про уменьшение энтропии в большой замкнутой системе, — это намерение авторов в будущем изучить такую возможность.
Это пример двухходовки: статья в журнале — про одно, а ее реклама — про другое. Более замысловато обстоит дело с американским примером, о котором ниже.
Американский пример
19 июля 2017 года газета The New York Times публикует статью, озаглавленную ”An Experiment in Zurich Brings Us Nearer to a Black Hole’s Mysteries” и посвященную вышедшей незадолго перед этим статье в Nature ”Experimental signatures of the mixed axial–gravitational anomaly in the Weyl semimetal NbP”. В авторах — большая группа физиков из Германии, Швейцарии, Испании и США.
Статья сообщает о результатах измерения проводимости и термоэлектрического эффекта в полуметалле NbP при наличии магнитного поля. Этот материал особый в том смысле, что свойства электронов в нем пограничные между металлами и полупроводниками: энергетический спектр электронов имеет особые точки ki в пространстве импульсов, около которых энергия линейно зависит от импульса: ε (k) ~ | k – ki |. Таких особых точек обязательно четное число. Это похоже на трехмерную версию знаменитого уже графена. Существует целый класс подобных веществ, они называются «вейлевские полуметаллы». Авторы измерили электропроводность этого вещества в магнитном поле B, направленном вдоль электрического поля E, и нашли, что она растет с ростом величины B. Обычно не так: проводимость металлов или полупроводников в таких условиях падает с ростом B. Обнаруженное явление связано с аналогом «киральной аномалии», давно известной в теории сильных взаимодействий. В статье при обсуждении подходов к объяснению результатов упоминается стандартный метод вычислений, основанный на формуле Кубо. Авторы измерили также зависимость термоэлектрического эффекта от магнитного поля (он, в отличие от проводимости, с «киральной аномалией» не связан).
Итак, имеется содержательный, но ничего революционного в себе не заключающий эксперимент. Опубликовать такую статью в Nature проблематично, и уж тем более это не предмет для The New York Times. Поэтому авторы начинают расцвечивать картинку. Для этого используется ранее опубликованная теоретическая статья ”Hydrodynamic theory of thermoelectric transport and negative magnetoresistance in Weyl semimetals”, где приведено схематическое вычисление зависимости термоэлектрического эффекта от величины магнитного поля, а главное, заявлено, что такая зависимость есть признак «гравитационной аномалии». Эти два слова производят магическое действие, несмотря на то что отношения к делу не имеют: термоэлектрический эффект (и зависимость его от магнитного поля) существует без таких аномалий по причинам давно известным. Но в экспериментальной статье там и здесь упоминаются явления со звучными названиями, не имеющие отношения к полуметаллу NbP, а «гравитационная аномалия» выносится даже в заглавие статьи. При обсуждении возможных интерпретаций результатов наряду с наиболее естественной (и проверяемой прямым вычислением) всегда упоминаются еще одна-две других, главное назначение которых — протянуть ниточку от обычного электрического измерения к абстрактным объектам, которые изучает теория струн. В научной статье это выглядит еще относительно скромно. Картина радикально меняется в рекламном тексте, опубликованном The New York Times: там почти ничего не говорится о реальном содержании статьи из Nature, но как минимум на 2/3 объема содержатся слова про кварки, струны, «стандартную модель», а также цитируются зажигательные реплики авторов статьи из Nature:
”Dr. Landsteiner said the movement of electrons in a semimetal is very much like the behavior of matter at the event horizon of a black hole, the region where the gravitational pull is so strong that not even light can escape”
Увы, движение электронов в NbP не имеет на самом деле никакого отношения к черной дыре. И про черную дыру в статье в Nature ничего не говорится.
“The experiment is also a success for string theory, or at least an offshoot of the underlying mathematics. By imagining particles as strings vibrating in 10 or more dimensions, physicists have been trying to tie gravity into the Standard Model, the laws of physics that describe the other forces in the universe. But such attempts at a grand unified explanation of fundamental physics have been maligned because they do not produce testable predictions.
Here, Dr. Landsteiner said, some of the techniques that originated in string theory turned out to be useful for something different: to calculate the expected anomaly. — It puts string theory onto a firm basis as a tool for doing physics, real physics, — he said”
Следите за руками, здесь три хода:
- эксперимент, вполне объясняемый обычными методами теории твердого тела (но можно также по-спекулировать про его интерпретации в выражениях, принятых среди пишущих «про струны», — впрочем, конкретного вычисления таким методом не приводится);
- теоретическая статья, содержащая весьма приблизительное вычисление подобного эффекта, но вся наполненная отсылками к возвышенным «теориям всего»;
- слияние 1) и 2) приводит к PR-эффекту, подобному взрыву закритической массы урана-235: на основании употребления в научной статье слов про «гравитационную аномалию» делается вывод в статье популярной: ”It puts string theory onto a frm basis as a tool for doing physics, real physics”. И неважно уже, что теория струн строится для 11-мерного (или более) пространства, а полуметалл существует в нашем обычном, трехмерном.
И конечно, никак не обходится без обещания «практических приложений»:
”This could be opening the door to something new,” said Bernd Gotsmann, …, who said the company was investigating how the anomaly could be exploited for generating electricity out of waste heat and for other uses”
Это он про обычный термоэлектрический эффект…
А также:
”The advance could have practical uses in electronics, similar to how the invention of the transistor led to computer chips”
Тут уже чисто ритуальное — как лозунги «Слава КПСС» в давно почившем СССР.
Выводы
С течением времени всё большая часть сочинений, как бы популяризирующих науку, будет состоять из фальсификаций. Массовый продукт, лишенный критериев быстрой оценки качества, на это обречен. Вопрос лишь в том, будет ли параллельно существовать и другая, честная и надежная, популяризация науки. Она может выжить, если найдется заметное количество ученых и научных журналистов, которые в этом заинтересованы и научатся друг другу помогать. Те журналисты, которые искренне хотят писать о реальных достижениях науки, а про bullshit писать не хотят, нуждаются в помощи научных работников, которые способны в своей области компетенции отличить одно от другого. Конкретные идеи о том, как это можно устроить, имеются.
Возможно, в области популяризации науки и сложится свой круг приличных изданий, к которым смогут обращаться люди, желающие знать, как на самом деле устроен мир.
Михаил Фейгельман,
докт. физ. -мат. наук, зам. директора Института теоретической физики им. Л. Д. Ландау
«Поток» прояснил возникшие у редакции вопросы непосредственно у автора статьи:
— Не могли бы Вы рассказать о проблемах квантовой термодинамики далеким от этой темы людям?
— Знаете, мне кажется, это так не работает. Это не тот вопрос, который можно изложить в порядке общего трепа. Таких серьезных научных вопросов, которые имеют значительную, не совсем даже понимаю почему, популярность среди публики, далеко не один. Практически на каждом из них спекулируют всякие граждане. Очень популярный предмет, на котором любят спекулировать, это теория гравитации, струн и все в этом роде. Про него [этот предмет] систематически пишут в газете The New York Times. При этом, по совершенно естественной причине никогда не происходит обсуждение этих вопросов хоть сколько-нибудь по существу: потому что по существу обсуждать этот вопрос с людьми, который предмета не изучали долго и пристально, просто невозможно.
С другой стороны, если есть реальный интерес к этой теме, то можно подумать, как устроить какую-то лекцию на эту тему, и кто бы мог такую лекцию провести, чтобы она действительно имела смысл для слушателей.
— В чем ценность конкретно этой научной статьи группы Лесовика, если рассматривать ее по сути?
— На мой взгляд, никакой особенной ценности там нет. Другое дело, что это мой личный взгляд, кто-нибудь может иметь иное по этому поводу мнение. Я там не обнаружил ничего особенно нового, нетривиального. На этом я настаивать не буду, потому что это вопрос исключительно персонального восприятия. Может быть мне кто-нибудь возьмется объяснять, помимо авторов, в чем там заключается большое достижение, правда, я такого человека еще не видел, но вдруг найдется — я с интересом его послушаю. Сразу скажу: авторов этого труда я слушать не буду. Я уже разные их мероприятия по части PR-активности видел, поэтому их разъяснениям я не доверяю.
— Применило ли руководство Вашего института (Г.Б. Лесовик — ведущий научный сотрудник ИТФ им. Ландау — прим. “Потока”) какие-нибудь меры, выговор, например, за нарушение “этики” или нанесение ущерба репутации института?
— Вы знаете, пока этого [мер со стороны руководства института] не происходило. Могу предположить, что со значительной вероятностью это вскоре и произойдет. Ну там лето было, то, се.
— С момента выхода релиза пресс-службы МФТИ о статье Лесовика уже полгода прошло…
— Это правда, это чистая правда и это, несомненно, упущение. Нужно было кому-то, не одному человеку желательно, заставить себя взять два этих сочинения [статью и анонс пресс-службы], положить их рядом, прочитать внимательно. Долго собирались, но, в конце концов, собрались. При этом у меня нету совершенно никаких претензий к пресс-службе МФТИ, потому что я еще весной задавал ей вопрос, что это такое они повесили. А они отвечали, а чего, мы, собственно, ничего не придумали, мы записали, чего нам автор сказал. Ну действительно, в такой ситуации какие к ним претензии.
— А с коллегами вы обсуждали работу Лесовика? Например, на научном семинаре, о строгости которых известно еще со времен Ландау.
— Если честно, строгость, к сожалению, поубавилась, но если говорить про само это ученое сочинение, то там особенно обсуждать нечего. Там можно обсуждать, насколько адекватная постановка задачи и всякие прочие детали, которые понятны только теоретикам, но сами выводы этого труда ничего возмутительного в себе не содержат. Ничего особенно нового по-моему тоже, но тут можно поспорить “а может, все-таки, содержит что-то новое”.
Главное безобразие заключается не в содержании этого ученого труда, безобразия в нем может и нет, может в нем вообще ничего особенного нет, мало ли таких сочинений нынче. Главное безобразие в том, что ему [результату группы Лесовика, о котором шла речь в статье] придается для публики смысл, который он заведомо не содержит. Потому что если честно писать простыми словами для публики, что же оно содержит, то никакого ажиотажа не будет, никто даже не почешется. Ну хорошо, обнаружили, что одна частица может там уменьшить свою энтропию, напугали ежа, что называется, всем понятно, что энтропия определена именно для большой системы, в которой частиц очень много. Происходит подмена понятий, мы как будто говорим об одном предмете, а используем какие-то проделанные вычисления для другого. Вот это точно нарушение научной этики, и вопрос, который имел место несколько минут назад [о мерах со стороны руководства института], совершенно справедливый и на него, я думаю, будет вскоре ответ.
— Не думали ли вы о том, чтобы поднять тему о недопустимости подобных махинаций именно в научном журнале? Вспоминается статья в Nature о проблемах российской науки.
— Я об этом не думал. Я не очень понимаю, кто бы стал рассуждения на эту тему публиковать. Вопрос, конечно, может быть специально изучен, но дело в том, что как можно видеть из второго приведенного мною примера, такого рода ситуация не специфична для нашей местности. Детали могут различаться, но вообще манера выдавать одно за другое, или, например, выдавать за рагу из кролика дохлую кошку, к сожалению, довольно распространена.
— Ну и наверно важна [была бы такая статья], раз ложные вещи пишут в The New York Times, который читают по всему миру.
— И кто же будет публиковать? Ну ладно, вот Штерн (главный редактор газеты “Троицкий вариант — наука” — прим. “Потока”) опубликовал в своей газете комментарий на эту тему. А вот кто бы стал такого рода комментарий публиковать на английском языке, мне не очевидно, очень не очевидно. Хотя можно попробовать на эту тему подумать, спасибо за подсказку! Вообще я узнал про эту историю [о статье в NYT про работу группы Ландштейнера] от своего старого друга и коллеги, профессора университета в Сиэтле. Он переслал мне презентацию своего доклада, в котором как раз и разбирает вот этот сюжет про якобы гравитационную аномалию и эксперимент на веществе NbP. Такого рода вопросами он занимался профессионально. Он прочитал это все [статьи в Nature и в NYT], сильно обозлился и не поленился сделать доклад в разных местах, чтобы разъяснить гражданам, как дело обстоит на самом деле.
Правда состоит в том, что такое поведение моего друга абсолютно не типично. Абсолютно не типично. Совсем немного найдется людей, которые захотели бы заниматься подобными разборками. В этом беда современного устройства науки во всех странах. Эта беда происходит именно из того обстоятельства, которое я в этом своем тексте объяснил, что сама по себе профессия стала довольно массовой по количеству народа, который этим занимается, а никаких объективных действующих критериев оценки происходящего на уровне хотя бы года, а ни когда-нибудь там «в будущем история рассудит», я не знаю. Их просто не существует, этих объективных методов оценки. Поэтому, если возникает заметная доля граждан, которые считают возможным жульничать, то они это успешно делают.
— Может быть, ученый просто заблуждается в своей правоте? Вот он обсудил с коллегами работу и никто его не поправил, вот он прошел все стадии рецензирования в Nature или Science и начал искренне верить, что находится на пороге большого открытия.
— Такое тоже бывает. Думаю, что имеется некоторый непрерывный спектр от добросовестного заблуждения до отъявленного жульничества. В любой пропорции может быть смешано. Действительно, это тяжелая история, у нее нет простого решения.
— Безысходность…
— Не то что бы безысходность, ведь разного рода бывают тяжелые проблемы. Например, все мы умрем, никто ж с этим не спорит. Как-то живут люди с этим осознанием. То, что никакого радикального способа победить эту заразу вышеописанную неизвестно… Да, неизвестно. Но дальше каждый решает за себя, как ему себя вести. Хочет он обращать внимание на то, что недалеко от него происходит такая-то ерунда, или не хочет — всякий раз персональный выбор.
— Может быть вы еще хотите что-нибудь сказать?
— Я хочу сказать, чем именно деятельность, которую я охарактеризовал в своем тексте, кажется мне наиболее нехорошей. То, что там какой-то абстрактной публике вешают лапшу на уши, это, конечно, нехорошо, но мало ли вешают лапшы на уши всякой разной. Меня больше всего бесит то, что этим сбивают с толку конкретных живых людей, студентов младших курсов, которым надо выбирать, чем им заниматься. Буквально говоря, это обман детей. И вот это очень нехорошо. Ясное дело, что всем хочется фундаментальное открытие сделать. Естественное желание. А спекуляции на этом естественном желании – это очень нехорошо.
Гордей Борисович Лесовик не промолчал
29 августа «Поток» опубликовал статью «Популяризация науки и обман трудящихся» и комментарий ее автора, Михаила Фейгельмана. Статья посвящена рассказу о фальсификации результатов научных исследований в научно-популярных статьях и последствиях подобных махинаций для науки и общества. В конце мы написали, что попросили Гордея Лесовика предоставить комментарий. Вот что он прислал нам.
Прочитав опус М.В. Фейгельмана о его сугубо частном видении проблемы «обмана детей и фальсификациях в научпопе», хотелось бы сначала пояснить причины появления данного произведения, а затем ответить на конкретные претензии по поводу пресс-релизов. Сначала про причины.
Фраза М.В. Фейгельмана (здесь и далее, выделение жирным — автора, прим. «Потока»): «Меня больше всего бесит то, что этим сбивают с толку конкретных живых людей, студентов младших курсов, которым надо выбирать, чем им заниматься. Буквально говоря, это обман детей. И вот это очень нехорошо», является главной причиной появления данного текста. На носу первое сентября, начало нового учебного года, когда студенты младших курсов, в частности ФОПФ, делают выбор между различными базовыми кафедрами МФТИ. Именно поэтому комментарий М.В. Фейгельмана появился не 7 месяцев назад, когда соответствующий пресс-релиз появился на сайте МФТИ, а сейчас, когда можно создать нездоровый ажиотаж и подтолкнуть студентов к выбору одной базовой кафедры, представив конкурентов в дурном свете.
В последние годы в ИТФ им. Ландау сложилась весьма нездоровая ситуация, когда существенная часть сотрудников института была заблокирована М.В. Фейгельманом от научного руководства студентами в рамках базовой кафедры ФОПФ МФТИ «Проблемы теоретической физики». Зимой в рамках школы ФФПФ руководство МФТИ открыло две новые кафедры: «Квантовая теория поля, теория струн и математическая физика» и «Фундаментальные проблемы физики квантовых технологий», которые возглавляют сотрудники ИТФ им. Л.Д. Ландау А.А. Белавин и Г.Б. Лесовик соответственно. Данные кафедры являются прямыми конкурентами кафедры «Проблемы теоретической физики», и вот это обстоятельство и «бесит» М.В. Фейгельмана. Отметим, что на кафедру Белавина наблюдается просто «вал» студентов, на нашу кафедру студенты тоже охотно идут. В свое время М.В. Фейгельман активно пытался воспрепятствовать появлению этих кафедр, бурно выступая на ученых советах ИТФ и ФОПФ МФТИ.
Теперь, поняв мотивы появления данного произведения, можно ответить на конкретные претензии по тексту.
М.В. Фейгельман обвиняет нас в несоответствии текста пресс-релиза тексту публикации и говорит: «Это пример двухходовки: статья в журнале — про одно, а ее реклама — про другое».
Начнем с аннотации к пресс-релизу:
«Закон неубывания энтропии в замкнутых системах, который является одной из формулировок знаменитого второго начала термодинамики, может нарушаться: как оказалось, в квантовых системах энтропия может убывать,выяснила международная группа учёных под руководством ведущего научного сотрудника Лаборатории квантовой теории информации МФТИ и Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН Гордея Лесовика. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports (входит в группу Nature)».
А теперь заглянем в аннотацию к статье:
«We discuss the manifestation of the second law of thermodynamics in quantum physics and uncover special situations where the second law can be violated».
Как видим, соответствие один в один.
Следующая цитата М.В. Фейгельмана:
«Подведем итог: результативно статья Г. Б. Лесовика и др. в Sci.Rep. сообщает, что в системе из одной частицы энтропия иногда (если постараться) может и чуть-чуть уменьшиться, но в системе из многих частиц такого никак не происходит. Никакого сюрприза — и первое, и второе давно известно. Заметим заодно, что никаких вообще единиц измерения длины в работе не упоминается. Нет там ни сантиметров, ни даже нанометров».
Про известность: нам не известно было и тогда и сейчас, кто сказал это до нас. Если М.В. Фейгельман обладает такой информацией, то пусть сообщит ссылку на публикацию. На всякий случай приведу формулировку одного из наших главных утверждений с точки зрения квантовой информатики: существуют неунитальные квантовые каналы сохраняющие энергию системы. Во-вторых, доказательство на том уровне строгости, на каком это сделано у нас, до нас также опубликовано не было. Если бы такое доказательство было известно до нашей публикации, то не было бы и предмета самой публикации. У нас есть общий результат, выраженный формулой 2, на основе которого мы разбираем все дальнейшие примеры в нашей работе.
Итак, сделаны голословные утверждения, сводящиеся к тому, что в статье нет никакой новизны. Такие вещи нужно доказывать с фактами на руках, а не пользоваться возможностью голословно писать что заблагорассудится в околонаучных популярных изданиях. И действовать в таких случаях профессиональным образом, публикуя критику в том же реферируемом журнале. Механизм известен.
Вполне возможно, что по неграмотности М.В. Фейгельман путает те нарушения, о которых говорим мы, и те, что описываются так называемой флуктуационной теоремой. Как говорится: слышал звон… Там речь идет о нарушениях в течение конечного времени, и то — вещь действительно уже хорошо известная. А вообще мне известно три сценария нарушения второго закона: один тот, о котором речь в наших релизах, второй из-за флуктуаций, третий связан с обращением времени. Совсем коротко я об этом рассказывал в ролике Постнауки. Скоро обо всем этом мы еще напишем, и в этом или следующем году выйдет обзорная статья.
Обратимся еще раз к критике М.В. Фейгельмана:
«Теперь вернемся к пресс-релизу, где сказано: «…ученые обнаружили условия, при которых второй закон термодинамики может локально нарушаться.
Это может происходить в квантовых системах относительно небольшого, но макроскопического размера — сантиметры и даже метры».
Эта ключевая для всего текста релиза фраза представляет собой прямую ложь… Ничего подобного авторы не обнаружили, и в своей статье в Sci. Rep. они этого не заявляли. И вряд ли в противном случае им бы удалось опубликовать статью. В самом деле, в «системе размером в сантиметры» обычно имеется порядка N ~ 1023 частиц. Это очень большое число, и никаких шансов на уменьшение энтропии в замкнутой системе такого размера авторами не предложено. Даже и для куда меньшего N ~ 104 частиц тоже не предложено. Так что никак не следует ожидать, что их деятельность «откроет возможность создания квантовых холодильников и двигателей нового типа». Подчеркнем:всё, что имеется в исходной статье в Sci. Rep. про уменьшение энтропии в большой замкнутой системе, — это намерение авторов в будущем изучить такую возможность. Это пример двухходовки: статья в журнале — про одно, а ее реклама — про другое».
Первая часть в абзаце является строгим утверждением, так что ложь у М.В. Фейгельмана. Вторая часть действительно не содержится в первой статье, но частично содержится в статье, опубликованной в декабре 2016 года. А в более полном виде обсуждалась на конференции, посвященной юбилею проф. Джанни Блаттера в феврале 2016 года в Швейцарии, где М.В. Фейгельман присутствовал и возражений от него не последовало. Соображения, приведенные в тексте М.В. Фейгельмана о числе Авогадро, – это знания физика 19-го века. То, что мы имели ввиду, это система двух сверхпроводящих кубитов типа транcмон, соединенных микроволновым резонатором, длина которого может варьироваться от нескольких сантиметров до метров. Такую конструкцию в настоящее время изготавливает в «железе» проф. А. Вальрафф (A. Wallraff, ETHZ Zurich).
Следующий пассаж из интервью М.В. Фейгельмана:
«Не могли бы Вы рассказать о проблемах квантовой термодинамики далеким от этой темы людям?
— Знаете, мне кажется, это так не работает. Это не тот вопрос, который можно изложить в порядке общего трепа. Таких серьезных научных вопросов, которые имеют значительную, не совсем даже понимаю почему, популярность среди публики, далеко не один».
Тут М.В. Фейгельман просто «скромничает». Честный ответ был бы такой — 1) Я не специалист (и это легко проверить по публикациям), 2) – мне эта тема не интересна. Интересно только чтобы этой темой студенты не занимались.
И последний пассаж, который я прокомментирую:
«Ну хорошо, обнаружили, что одна частица может там уменьшить свою энтропию, напугали ежа, что называется, всем понятно, что энтропия определена именно для большой системы, в которой частиц очень много»
Совершенно безграмотное замечание. 1) Квантовая термодинамика занимается объектами любого размера, и как в таком случае определить энтропию придумал еще фон Нейманн в начале 20-го века. 2) Даже в классике еще Клаузиус в 19 веке рассматривал понятие энтропии для одной частицы.
Таким образом, по моему мнению, М.В. Фейгельман пытается спрятать попытку недобросовестной конкуренции с другими кафедрами МФТИ за псевдонаучной критикой моей научной работы и связанных с нею пресс-релизов. От себя отмечу, что нет такого закона, согласно которому пресс-релизы опубликованных научных работ ни в коем случае не должны захватывать темы будущих публикаций. Пресс-релиз это разговор с достаточно широкой аудиторией, в котором, помимо опубликованных результатов, могут затрагиваться и уже полученные, но неопубликованные результаты.
После получения комментария редакция отправила возникшие вопросы Гордею Лесовику. Гордей Лесовик сказал, что последние полтора дня находится в командировке и занят, поэтому из 11 вопросов мы получили ответ только на один:
-Собираетесь ли вы написать похожую статью, что прислали нам, в «Троицкий вариант — наука»?
-Да, собираюсь, и там будет очень подробный разговор обо всем. Тогда и можно будет предоставить дополнительный комментарий для «Потока».
С полным списком наших вопросов можно ознакомиться в приложенном файле.
Комментарии
Не являюсь физиком по образованию и по призванию, но разговор о фальсификации науки или о том, кто с кем и почему поссорился, можно начать поняв, почему Подлинной таблице Д.И. Менделеева сразу после его смерти сделали обрезание
И еще по этой теме: Скрытая наука и научные догмы
Родионов — Подлинная Таблица Менделеева (1906)
Таблица Менделеева 1906 г.:
Мне "Очевидного-невероятного" не хватает(
Очевидное-невероятное в этой истории состоит в ответе: какая из таблиц соответствует реальности? И, если "обрезанная таблица"(мягко говоря - не соответствующая истине) преподается во всех научных заведениях всего мира с 1906 г., то куда ведет оф. наука все человечество? Ведь на ней (оф. науке) с 1906 г. построены
многиевсе фундаментальные основы нашей жизни на этой земле.Обе реальны. Таблица это представление. Она может поразному отражать содержание.
Не забывайте, что Менделеев не знал о строении атома и распределял элементы по массе ядра.
А современная таблица - распределение по заряду ядра.
Соответствие тут не полное. Потому после появления протонно-нейтронно-электронной теории строения атома таблица уточнилась.
В детских книжках времен СССР подробно это описывалось. И фото оригинальной таблицы там давалось.
Короче - сенсация из пальца того самого высосана.
Согласно статье, из "обрезанной таблицы" убрали ньютоний и короний - более лёгкие, чем водород, а благородные газы (с полностью заполненными электронными оболочками) - поставили в конец, VII группа вместо O. И всё для того, чтобы избавиться от гипотезы мирового эфира.
Серьёзно?
Ладно еще 0 группу можно "вернуть", но это просто неудобно - водород остаётся один в своём ряде, но где вы найдете ньютоний и короний, в которых меньше 1 протона?
Нет эмпирических данных о "ньютонии" и "коронии" как о химических элементах (атомах) с химическими свойствами.
Атомы/изотопы - это сложносоставные системы, а "ньютоний" и "короний" - не проходят по разделу атомы (химические элементы).
По этим причинам и убрали лишнее из периодической таблицы, с критерием расположения по атомным весам.
Во времена, когда работал Дмитрий Иванович, ничего не знали о том, что и как происходит с электронами в атоме. В основе нынешней таблицы лежит квантовая механика -- основа всех химических взаимодействий. От того, справа или слева стоят благородные газы (элементы с полностью заполнеными оболочками), по сути ничего не меняется.
Современный велосипед куда более существенно отличается от самоката Дреза, но никто не называет современный велик фальсификацией.
...почему Подлинной таблице Д.И. Менделеева сразу после его смерти сделали обрезание - Упс! И там эфирщики резвятся!
Уверяю вас, эфирщики принадлежат к тому же
стаду безмозглыхобществу неграмотных людей, которые продвигают теорию плоской Земли или теорию - "Американцы никогда не летали на Луну".Ну... Менделеев мог кое-в чем ошибаться, особенно касаемо "аргоновых газов", которые не могут создавать по его мнению соединения... а соединения ксенона таки-есть! Так-что автор сего опуса прав, но только частично.
Ну соединения аргона вроде как то-же имеются. В своё время пендосы на все лады
оралихвалились о появлении у них "аргоновой взрывчатки"(полагаю речь шла о замещении атомов азота атомами аргона). Из подробностей помню только, что говорили о ненужности тактического ядерного оружия, так как новая взрывчатка была вполне сравнима по мощности с ТЯО.А судя по тому, что с аргоновой взрывчаткой обломались, думаю что нарвались на её сверхчувствительность к внешним воздействиям и/или нестабильный химсостав и быстрое разложение оной(возможно и со взрывом).
Зачем тогда засорять эфир тем, о чем не разбираетесь? Причем это подчеркивать? :D
По крайней мере сейчас физики не пишут друг на друга доносы как в 30-е.
Пишут, как не писать
Пишут. Еще как пишут. Телехенты всегда были главные доносители. Докладные называются, а не доносы, правда, но суть едина.
есть точка роста
Применение формальных показателей в науке лишь позволяет прохиндейству проникнуть внутрь нее, но не является причиной роста востребованности генерации "воодушевляющих" картин мира. Тотальный скепсис относительно общественного устройства и будущего у общества порождает такой спрос.
понятие "энтропия" - одно из самых лукавых в физике. А уж энтропия системы из одной частицы (или с единственным событием) - это вообще за гранью добра и зла. Если видите, что кто-то для объяснений использует это понятие, то сразу делите доверие к нему кратно вне зависимости от формального статуса и переводите разговор на "синергетические эффекты", о которых он с удовольствием начнет вещать (поскольку там одинаковая поломка мозга))
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Вот когда проведут, тогда и посмотрим ) А вообще, новая теория должна: объяснять все старые факты и давать что-то новое, конструктивное и проверяемое. Т.е. важна фальсифицируемость - возможность поставить отрицающий теорию эксперимент.
Тээкс... Объясняю для тех, кто в танке.
Итак, у нас имеется одна единственная частица. В системе. То ись, в некотором объёме. Вопрос:
- Как можно увеличить энтропию системы?
Ну, это жи элементарно, Ватсон. Максимальная энтропия этой системы наступит тогда, когда частица будет равномерно распределена по всему объёму. То ись, плотность вероятности обнаружить частицу будет одинаковая по всему объёму.
Что для этого надо? Надо открыть холодос и достать оттуда пробирку с жидким гелием. И вылить его на частицу. Скорость движения частицы резко уменьшится. Вплоть до минимально возможных колебаний вокруг центра массы.
Соответственно увеличится длина волны Де Бройля, то есть, длина волны вероятности обнаружить частицу в той или иной точке пространства.
При достаточно малом объёме можно добиться того, что волны вероятности будут заполнять весь объём с достаточно хорошей плотностью. А впрочем...
Впрочем, полностью одинаковой плотности вероятности нам не добиться. Существует некий предел. Вот этот предел и будет соответствовать максимальной энтропии системы.
Ничего сложного. Я вам объяснил буквально на пальцах. Как школьникам младших классов.)
Одна-единственная бесструктурная частица не может быть названа Системой. По определению понятия "система" в ней должно быть как минимум более одного элемента, взаимодействующих между собой.
Ага... Ну да, ну да...
Вы мне напоминаете одного прикладника, утверждавшего, что фотоны не взаимодействуют с электро-магнитным полем. Поскольку сами им и являются.)
Не стоит уводить в сторону.
Тема была о том, что энтропия была определена как понятие, применимое лишь для статистических систем, состоящих из большого количества элементов, а не одного-единственного элемента (не есть система).
Что касается фотонов, то до некоторых пор считали что они, как форма ЭМВ, НЕ самовзаимодействуют, пока не получили "искривляющиеся" в вакууме лазерные пучки, соответствующие решениям Эйри уравнений Максвелла
(Sharply autofocused ring-Airy beams transforming into non-linear intense light bullets).
Поверхностно. Оч. поверхностно. И формально. Впрочем, при сдаче зачёта по теор. физике где-нибудь, напр., в МФТИ, это, возможно, и прокатит.
Можно ли применить термин "система" к системе, состоящей из одной частицы? Можно. Можно, если учесть, что частица, в данном случае, рассматривается нами как нелокальный объект. Нелокальный, а не локальный. Чувствуете разницу?
Нелокальный, в данном случае, означает размазанный в пространстве. То есть, мы рассматриваем частицу, как стоячую волну в виде вложенных друг в друга сфер вероятности. Сколько этих сфер вероятности? Зависит от объёма, в котором заключена частица, и от длины волны Де Бройля.
Например, для электрона, охлаждённого до - 273°С, длина волны вероятности будет порядка 10-7м. Величина огромная, учитывая условный радиус электрона, принятый равным 10-15м.
Таким образом, получается система, состоящая из волн плотности вероятности частицы. Так что... Так что, к нелокальному объекту вполне допустимо применять такие понятия, как система и энтропия.
Что жи касается фотонов, то... То поясню это на следующем примере. Волны на поверхности воды... Можно ли про них сказать, что они являются теми частями, из которых состоит вода? Нет, ну может в МФТИ это и прокатит, но... Но вода состоит из молекул Н2О, объединённых в кластеры из тысяч молекул. А волны являются составными частями... поверхности воды. Поверхности. Чувствуете разницу? Так сказать, нюанс.
Так вот, фотоны являются осцилляторами электромагнитного поля. То ись, попросту говоря, фотоны являются колебаниями э-м поля. Которые прекрасно интерферируют друг с другом. То бишь, взаимодействуют.
Так что же представляет из себя фотон - волну или частицу? И то и другое. Можно ли это объяснить и понять? Можно. Точно так же, как можно объяснить и понять энтропию системы, состоящей из одной частицы. Просто не надо лениться.)
Еще раз, Вы переопределили общепринятое определение понятия Системы на какое-то собственное, глубоко личное. Ну и где такая подмена "прокатит" ? На Марсе ?
"Волна вероятности" - это лишь математическое понятие. К физической модели явления какое имеет отношение ? Как только сможете объяснить как в реальном физическом мире происходит сверхсветовой коллапс волновой функции ("волны вероятности") --- так сразу можно вернуться в грубую физическую реальность.
Пока же этого никто внятно не объяснил --- магическая мистика не интересна. Зачем в науке отвлекаться на потомственных ясновидящих, шаманов там всяких.
Разницу чувствую. Более того, волны и под поверхностью жидкостей прекрасно распространяются ("волны сжатия и расширения, ударные волны,...).
Там, в глубине под поверхностью, волны тоже "составные части" воды ?
Вы никогда не видели примеров волнового движения в среде (поле) имеющего ограниченный размер ? Ну смотрите:
и это далеко не единственный пример солитонообразных волн, имеющих ограниченные размеры, почему их и можно воспринимать как "частицы", особенно на микроуровне.
Почему должно быть интересно Ваше личное определение понятий "энтропия" и "система", когда есть стандартные, которыми пользуются миллионы людей ?
Напоминает ситуацию:
— Алло, дорогая, только что по радио передали, что один псих едет по встречке. Будь осторожнее.
— Один??? Да их тут тысячи!
Всего лишь математическое понятие, говорите? Ну-ну...
Ну лан, так и быть, уговорили. Давайте проведём вместе с вами эксперимент. Нет, не с волнами вероятности. Это как-нибудь в другой раз. С коллапсом волновой функции.
Итак, бросаем камень в воду. Пошла круговая волна. И все поплавки по окружности закачались. Причём, чем больше радиус волны, тем больше длина окружности и тем меньше амплитуда. Всё в полном соответствии с законом сохранения энергии.
Аналогичный результат мы получим и в случае с электро-магнитной волной. Только здесь нам придётся заменить окружности на сферы.
А вот в случае с фотоном картина будет другая. Амплитуда у фотона величина постоянная. Изменяется только его частота. Впрочем, это и понятно. Ведь, фотон излучается и поглощается только целиком. Не частями. Кароч, берём в качестве источника фотонов электрон. Да, да, электрон. Вот эта точка на бумаге и будет у нас электроном. Похож? А то...
Частота фотона красного света 1015 Гц. Время излучения 10-11 с. Значит, в этом фотоне уместится 104 периодов колебаний. Колебаний кого? Электрона. Электрон дёрнулся туда-сюда это одно колебание. Дёрнулся так 104 раз - получился фотон. При этом электрон ещё и вращается. Таким образом, у нас получается поляризованный фотон. Либо с правовинтовой, либо с левовинтовой поляризацией. Впрочем, это всё тривиально.
Колебания туда-сюда электрона вызывают, естественно, аналогичные колебания электро-магнитного поля. Что вполне логично. Это как поплавок на воде. Поплавок колеблется вверх-вниз и заставляет, таким образом, колебаться окружающую его воду. Не было бы поплавка, не было бы и волн. Ой, постойте, или наоборот? А-а, да какая разница.
Итак, мы с вами только что своими глазами увидели, как колебания электрона создают волны в окружающем его э-м поле. Э-м волны, между прочим. Что же представляет из себя э-м поле? Не парьтесь, коллега. Поле это просто-напросто синоним пространства. Ни больше, ни меньше.
Если мы установим вокруг электрона детекторы, срабатывать всегда будет только один из них. Ни два, ни три... Только один. Случайным образом. Всё в полном соответствии с законом сохранения энергии.
Эти колебания, которые электрон вызывает в окружающем его пространстве, представляют из себя сферы. Вложенные друг в друга сферы. Сферы, расширяющиеся со скоростью света. Сферические возмущения пространства. Сферы с эквипотенциальной поверхностью. Если мы нарисуем у каждого периода волны по своей сфере, то расстояние между сферами будет равно длине волны данного фотона.
Кароч, надеюсь, эт понятно? Побольше фантазии коллега. И не нада... Не надо бояться человека с ружьём... ой, бр-р... то ись, модератора форума. Мы с вами, слава богу, не на физико-математическом форуме.
Мы называем эти сферы квантовым потенциалом. Мне кажется, это достаточно удачное название.
Каким образом фотон решает, на каком детекторе ему сработать? На самом ближнем? О-о, кстати, это и будет вашим домашним заданием.)
В качестве порождающих источников фотонов всегда выступают отдельные возбужденные атомы, которые испускают фотоны группами, или по одиночке.
Отдельные электроны не испускают/порождают фотоны.
Фотоны - узконаправленные, локализованные по времени и в пространстве волновые пакеты.
Фотоны - это не сферические "поплавковые" волны. Вы, наверное, спутали узконаправленные фотоны с максвелловскими волнами, порождаемыми системами диполей.
Боже мой, что это? Я вас спрашиваю, коллега, что это такое:
- Фотоны - узконаправленные, локализованные по времени и в пространстве волновые пакеты?
Кто вам это сказал? Уж, случаем, на на кафедре ли теор. физики в МФТИ? А впрочем...
Впрочем, бог с ним. С этим определением. Даже с учётом этого определения, я не вижу никакого противоречия... Никакого противоречия с тем, что фотоны, как вы оригинально изволили выразиться, являются при этом ещё и поплавковыми волнами.
Ну вот, пожалуйста, как я и говорил... Дай прикладникам волю, так они поставят под сомнение и само понятие спина. Вы, наверное, в курсе, что в экспах по определению спина электрона участвуют не отдельные электроны, а целые атомы? Тем не менее, это дало нам, квантовым физикам-теоретикам, повод объявить о наличии спина у электронов.
Точно так жи, несмотря на ваше утверждение, что фотоны могут испускать только атомы, мы, квантовые физики-теоретики, утверждаем, что фотоны могут испускать и отдельные электроны. И форма квантового потенциала одиночного фотона, испущенного одиночным электроном, будет иметь поплавковую... ой, бр-р... то ись, сферическую форму.
Коллега, вам сколько лет, что вы с таким упорством отстаиваете эти устаревшие взгляды?)
Это показали в экспериментах в лабораториях институтов АН СССР с лазерным излучением от возбуждаемых кристаллов, где атомы/молекулы "в среднем" ориентированы в одну сторону.
Именно поэтому на современных бытовых светодиодных источниках света устанавливают "рассеиватели". В быту, мы с этим фактом имеем дело, в массовых бытовых условиях.
Да ну ?
В экспериментах с малофотонными источниками света получены данные, что лавинные детекторы "ловят" фотоны от кучки (сотен) возбуждаемых атомов в "локализованных" областях, а не распределенными во всему телесному углу .
Кому доверять ? Вам ? Или довольно однозначной интерпретации данных экспериментов ?
Спины микрочастиц - понятие неизмеряемое прикладниками в прямых экспериментах.
Еще раз: вычисляемое из данных, но не измеряемое. Таких вычисляемых, "подпорочных", параметров можно напридумывать еще счетное количество. Еще Клавдий Птолемей это "доказал".
Да пусть хоть Господь Бог тоже испускает.
Вы уж дайте что ли какую-нибудь ссылку на описание таких экспериментов, где лишь только электроны испускают фотоны.
(сразу, про синхротронное узконаправленное излучение не надо - оно хорошо описывается "безфотонной" электродинамикой, см. статью Тернова в УФН 1995)
Вы хорошо себе представляете электрон на орбите вокруг атомного ядра?
Маленький шарик с металлическим блеском, с огромной скоростью рассекающий пространство... Несущийся во весь опор... Шшш-ших... вжжжж-ик... И только свист и ветер стоит в ушах, а шарик уже скрылся за поворотом.
Тээкс... Впрочем, хватит лирики. Когда электрон в составе атома излучает фотон, атомное ядро за его спиной служи рефлектором. Рефлектором, который видоизменяет сферический квантовый потенциал фотона. Поэтому со стороны это выглядит как узконаправленный луч света. Луч света, буквально бьющий из атома. Словно прожектор, ей богу.
К тому же, не будем забывать, что в атоме есть и другие электроны. Которые вносят свой посильный вклад в суперпозицию системы.
Смотрите. Зажигаем спичку и сооружаем вокруг неё сферу с маленькой дырочкой. Из этой дырочки будет выходить узконаправленный луч света. Вот так и происходит в окружающем нас мире. Никакого противоречия.)
Мама дорогая! Это же устаревшая Боровская полуклассическая модель атома от 1913, с которой слегка удалось описать лишь атом водорода. Боровская модель уже сколько десятков лет не используется ввиду провалов объяснений кой-чего. Её же уже похоронили, с почестями и без оркестра.
Вы какую модель атома имели ввиду, из еще не "похороненных" ?
Кто Вам сказал что "электрон в составе атома излучает фотон" !? Нильс Бор ? Так устарел Бор, безнадежно.
Сейчас общепринято, и более корректно, утверждать, что атомы излучают фотоны как структуры в целом . А то придется объяснять - как "орбитали" излучают фотоны, и многое всякое...
Модель атома как "сферы с дырочкой в левом боку" !? Такой оригинальной модели еще не было.
Причем, из дырочек вылетают не отдельные фотоны, а сразу "луч света".
Пишите еще, лучше сразу в УФН, или прямо в нобелевский комитет
Ну-у... Если вы и про это знаете...
Окей. Вам и карты в руки. Как вы себе представляете узконаправленную волну?)
Почему только "узконаправленную волну" ?
Есть много разных солитонных (недиссипативных) колеблющихся волновых структур, внешне выглядящих как поток "световых пуль".
Лично мне НЕ известно как "выглядит" фотон, именно как узконаправленная волна.
Сейчас есть различные гипотезные модели: фотоны, как пучки "вращающихся торов", модели винтообразных иглоподобных фотонов (как наблюдаемые в космосе, пространственно устойчивые звездные джеты).
Вот например, интересное описание эксперимента с целью определить пространственную структуру фотонов.
Торообразные и кольцеобразные фотоны это из области теорий эфира. А также и прочие вихревые структуры.
Не думаю, что теории эфира верны. Впрочем, здесь надо чётко оговаривать, что мы имеем в виду под эфиром.
Мне по душе простота и ясность. Электроны побежали по вибратору антенны, добежали до края, оттолкнулись от него и побежали обратно, к другому краю. В момент, когда электроны меняют направление движения, от антенны отрывается электро-магнитная волна. Всё ясно и понятно.
Точно так же, когда одиночный электрон совершает колебания, в окружающем его пространстве возникают волны. Элементарные волны. Которые, складываясь друг с другом, образуют классические электро-магнитные волны. Элементарная волна называется фотоном. В фотоне может уместиться практически любое число колебаний. От сотен миллиардов, как у гамма-фотонов, и до долей одного периода, как у... эмм... как у радио-волны. Ну, о-очень длинной радиоволны.
Единственное, что у фотона постоянно, это амплитуда. У всех фотонов она одна и та же. Когда сфера квантового потенциала фотона достигает частицы, с которой фотон провзаимодействует, он передаёт свои колебания этой частице. Которая, в свою очередь, начинает колебаться и создавать в пространстве... правильно, другую элементарную волну, то ись, фотон.
Как фотон выбирает, с какой частицей ему провзаимодействовать? А он и не выбирает. Он взаимодействует сразу со всеми. Просто мы этого не видим. Просто? Да, всё это оказалось так просто. Просто до ужаса просто, как просто.
Единственное, что для этого нужно, это... Это сделать ма-аленькое допущение. Допущение о существовании параллельных пространств. Делов-то... )
Неверное утверждение. Есть ряд решений уравнений Максвелла в виде торообразных структур, например: Как скрутить свет в узел (на основе отчёта об исследовании из Physical Review Letters)
Это так было в Боровской "наивной" орбитальной модели. Устарело, не соответствует экспериментальным данным.
Устарело. Фотоны --- не являются плоскими максвелловскими волнами. Они узконаправленны, а не сферичны, распространяясь сразу во все стороны. Так показывают эксперименты, а не математические "фантазии".
Устарело. Эксперименты по рассеяниям фотонов на различных микрочастицах и атомах показывают, что фотоны взаимодействуют НЕ "со всеми сразу" микрочастицами и атомами, а строго локально, по одиночке.
На настоящее время эвереттовская (многомерная) интерпретация квантовой механики считается психиатрическим феноменом, и изучается не физиками. (сам Эверетт думал о ней как о расщеплении наблюдателя на клоны, которые видят разные варианты измерений
)
Ну, хорошо. Как фотон пролетает сразу через две щели в двухщелевом эксперименте?)
Там была подмена понятий
Еще ни разу в истории не было поставлено эксперимента с испусканием ОДИНОЧНОГО фотона (или электрона) на две щели.
Всегда запускались потоки огромного числа фотонов (т.е. использовалось статистическое понятие потока, а не частицы).
Одно время "мысленно думали", что "пулеметная" модель фотонного потока не должна дать интерференцию
пока не провели механический эксперимент Демина (с макрообъектами), получив макро-интерференцию.
Дальше-больше - в 2003 году появилось сообщение о прямом наблюдении интерференции для "огромных" двухнанометровых молекул фуллеренов (шарообразных молекул углерода С60). Ив Куде и Эммануэль Форт из University of Paris 7 сообщили о наблюдении интерференции для капельки силиконового масла диаметром в 1 миллиметр, что в 10 миллионов раз больше атома. В опыте Куде и Форту удалось получить интерференционную картину от пропускания капелек по отдельности. Получалось впечатление, что каждая капля проходила одновременно через обе щели и интерферировала сама с собой, чего, конечно не было!
.jpg)
А вот что получили на экспериментальной установке в лаборатории Hitachi для «экспериментов с двумя щелями» уже для электронов.
Электроны испускаются по одному из источников в электронный микроскоп. Они проходят через устройство под названием «электронная бипризма», которая состоит из двух параллельных пластин и тонкой нити в центре. Нить тоньше, чем 1 мкм (1/1000 мм) в диаметре. Электроны, пройдя по обе стороны нити, обнаруживаются в качестве частиц на детекторе. Этот детектор был специально модифицирован для электронов из фотонного детектора, произведенного «Хамамацу Фотоникс».
Схема двойного щелевого эксперимента с одиночными электронами
Ну вот, пжлста... Как я и говорил. Дай прикладникам волю, так они разрушат всё стройное здание физики и сами вконец запутаются. Ой, постойте, где-то это я уже слышал. Ой, да не я ли сам это и говорил? Ну да ладно.
Эти ребята, с паяльниками и логарифмическими линейками в руках, напоминают мне папуасов за пультом управления звездолётом, который случайно приземлился у них в джунглях.
Слышал я эти сказки, что расстояние между щелями не должно превышать некоторой критической величины. Ну, чтобы интерференционная картинка получилась достаточно чёткой. И, в частности, для электронов это расстояние должно быть не больше толщины микронной нити.
Тогда да, действительно, интерференцию электронов можно объяснить наличием у них волн Де Бройля. Но, ведь, есть и другой эксперимент. Где одиночный фотон пропускается через полупрозрачное зеркало и, таким образом, его волновая функция разделяется на две части. Далее, через систему зеркал, эти части опять соединяются. Соединяются и интерферируют между собой.
Как вы его объясните?)
Просто.
Реальных экспериментов с "одиночным" фотоном нет. Нет таких устройств, где изолируется и возбуждается один отдельный атом, где детекторы ловят от него-единственного по всему телесному углу "один" фотон, где усиливают этот один-единственный фотон.
А разбирать "мысленные" эксперименты пациентов - себе дороже. Пример выше и приведен.
Что же это у вас, батенька, чего ни хватишься, того и нет? Ничего нет.
Одиночного фотона нет. Электрона, испускающего фотон, тоже нет. Может у вас и запутанных частиц нет? И декогеренции нет?
Ну, а когеренция-то, когеренция у вас есть?)
Экспериментов с одиночными фотонами - НЕТ.
Экспериментов с электронами, испускающими фотоны - НЕТ (только рассеяние/отражение).
С малыми порциями ("короткими очередями") электронов -- есть эксперимент Hitachi, показывающий, что интерференция микрочастиц наблюдается в контролируемой, пошаговой "пулеметной" модели.
Когерентность естественно наблюдается. Возможна и в статистически-потоковой, и в объемно-волновой (дипольные ЭМВ) моделях распространения.
P.S. В естественных науках - первенство выводов по данным экспериментов (менее информативно - по пассивным наблюдениям).
Если интерференцию получается интерпретировать без "магии" - зачем выдумывать лишние сущности ?
Уже и в ФИАНе "задумались" --- а неплохо бы сначала о (поперечном) размере фотонов получить однозначные данные, чтобы делать выводы:
О.Н. Крохин. Интерференция одиночных фотонов (PDF, для зарегистрированных), Краткие сообщения по физике ФИАН, номер 4, 2014
Ну, хорошо. Отложите в сторону паяльник и отвёртку.
Представьте себя на месте квантового физика-теоретика, которому вообще западло брать в руки какие-нибудь инструменты. Скажу вам по секрету, что тяжелее карандаша и чл... кхм, кхм... чашки с кофиём, я в руках ничего не держал. И давайте рассуждать. Рассуждать логически. Ведь, прикладники должны уметь рассуждать логически? Или я ошибаюсь?
Итак, у нас есть кванты электромагнитного взаимодействия. Фотоны. Фотоны, которые представляют из себя элементарные электромагнитные волны. С постоянной амплитудой. И разной частотой. Понятно, что из этого условия следует, что фотон может провзаимодействовать только в одной какой-нибудь точке, а не по всему фронту волны.
Провзаимодействовать случайным образом. Впрочем, вероятность этого события можно рассчитать. Возникает вопрос, почему фотон провзаимодействовал именно в этой точке, а не в другой? Итак, почему?)
Пока неизвестно как фотоны пространственно устроены, "логически странно" и нефизично --- начинать делать выводы об их "механизмах" взаимодействий в точках.
По крайней мере президент АН СССР С.И. Вавилов уделял этому вопросу огромное значение. К сожалению, технологическая база того времени не позволяла выполнять "отсеивающие" эксперименты (например, как у Hitachi).
(см. Микроструктура света. Исследования и очерки — Вавилов С.И. — Наука, 1950)
Эта задача никуда не делась, учет формы "фотонов" влияет на процесс интерференции рентгеновских фотонов
Интерференция рентгеновских лучей с учетом длительности когерентного излучения. Изв. НАН РА и ГИУА. Сер. ТН. 2007. Т. LX, N 2.
Пока фотон летит "по всему фронту волны" --- он еще не регистрируем (невидим для приборов, "наблюдателя").
Вот как только фотоны "врежутся" в плоскости фотопластинки или детектора - тогда и происходит регистрация и статистически формируется суммарное частотное распределение актов взаимодействия фотонов с приборами.
Эксперимент Афшара (перевод) вообще, "похоронил" принцип дополнительности, однозначно регистрируя траектории распространения фотонов.
Также, в Interference of Independent Photon Beams. R. L. Pfleegor and L. Mandel. Phys. Rev. 159, 1084 – Published 25 July 1967
выяснилось, что
Значит, нужно поискать ответы во взаимодействиях фотонов/электронов с веществом (например, щелей), сквозь/мимо которого они распространяются.
Опыт Винера по созданию стоячих световых волн (1890)
Особенности интерференции фотонов и других квантовых частиц (МГУ, 2015)
Eddi, A., Fort, E., Moisy, F., & Couder, Y. (2009). Unpredictable tunneling of a classical wave-particle association. Physical review letters, 102(24), 240401. http://www.fast.u-psud.fr/~moisy/papers/eddi_prl09.pdf
Эмм... Коллега! Да, да, да... Не смущайтесь. Именно, коллега. И пускай вы не академик и не член-корр РАН, и даже не доктор ф.-м. наук... я обращаюсь к вам, как к равному. Да, мне чуждо высокомерие и заносчивость.
Должен вам признаться, молодой человек, что за эти несколько минут бесед с вами я узнал об экспериментах над фотонами больше, чем за всю мою долгую-долгую жизнь. Да и, что греха таить, откуда мне было о них узнать? Если в моём распоряжении только старые подшивки журналов УФН за 30-годы прошлого века.
Впрочем, вернёмся к нашим баранам, то ись, фотонам. Не могли бы вы привести примеры поперечных волн в нашем 3-мерном пространстве?
Разверну свою мысль. Нам известны поперечные волны в 2-мерном пространстве. Это волны на поверхности. Нам известны поперечные волны в одномерном пространстве. Это волны на верёвке. А какие ещё поперечные волны в 3-мерном пространстве вы знаете, за исключением, канешн, электромагнитных волн?
Нам известны продольные волны в 3-мерном пространстве. Это, например, звуковые волны в среде.
Подведём резюме. Поперечные волны возникают на границе двух фаз. Под фазами, в данном случае, я понимаю, например, две разные среды, например, вода и воздух. Впрочем, под фазой можно подразумевать и чисто математическую абстракцию. Результат не изменится.
Что является границей между фазами для электромагнитных волн? Я просто теряюсь в догадках. Итак, приведите примеры поперечных волн в 3-мерном пространстве.)
Вообще-то, 3-мерное пространство это «сцена», где «разыгрываются» процессы.
Точнее можно выразиться так – примеры поперечных волн в различных объемных материальных средах: в твердых телах, в газах, в жидкостях, в ЭМ-поле, ...
В жидкостях и газах возможны поперечные волны. Т.к. в общем случае, волна – перенос состояния среды. Волна НЕ обязана быть периодической (цунами, одиночный импульс, солитоны).
В школьных «идеальных» газах невозможны упругие сдвиговые деформации, поэтому малые возмущения не могут распространяться как поперечные волны (например, как S-волны), а только как продольные.
Но, в «реальных» газах есть и конечные возмущения, а кроме сжимаемости есть у «реальных» газов еще и вязкость, а уравнения описывающие поведение газа (уравнения Навье-Стокса) – нелинейные.
Экспериментально известно существование в газах вихревых дорожек (в частности, дорожек Кармана), и, такого вида возмущения – «классические» поперечные волны. Как и у электромагнитной волны, в них есть два вектора взаимно перпендикулярные и перпендикулярные скорости распространения (скорость частиц V и завихренность rotV), и они совершают синхронно колебания в вихревой дорожке. Таким образом, происходят переносы вихревого состояния газовой среды, то есть, имеют место волны. В пределе и одиночный передвигающийся вихрь тоже является волной, ибо это перенос вихревого состояния газовой среды.
Из-за вязкости «реальных» газов можно организовать и неслабый перенос масс, нужно лишь «колечко» хорошенько подкрутить:
В вязких жидкостях тоже могут возникать поперечные волны (вторая задача Стокса), например, в случае колебаний плоскости вдоль самой себя: Vy (x,t) = Vy0 e-kx ei(ωt − kx) (ω = 2νk2).
Конечно, такие волны в жидкостях быстро затухающие, длина затухания в 2π-раз меньше, чем длина волны, но тем не менее – это поперечные волны.
(см. Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение существования поперечной акустической волны в газе )
Не только. Как видно из примеров выше.
Границы вихревых дорожек Кармана, например, располагаются полностью в одной среде (газе). Торообразные солитонные колеблющиеся структуры в газах проиллюстрированы выше.
Это про что ? Может точнее вопрос сформулировать ?
Есть, например, поверхностные электромагнитные волны (ПЭВ, распространяются вдоль границы раздела двух сред и приникают в эти среды на расстояние, меньшее длины волны).
Новые типы поверхностных электромагнитных волн в проводящих средах, В.Н. Дацко, автореф дисс., 2000,
На основе ПЭВ Ценннека военные уже производят береговые загоризонтные радары, типа Загоризонтная радиолокационная станция поверхностной волны «Подсолнух-Э», используют и продают их в третьи страны.
Простите, как вы сказали, существуют поперечные акустические волны? Ну, ведь, это жи надо, а? Век живи, век учись. И кто бы мог подумать, а?
Должен вам признаться, молодой человек, что я слукавил, когда называл волны на поверхности воды поперечными. Они не поперечные. А продольно-поперечные. Диалектика-с. Простите старику его слабость... кхе, кхе, кхе (кашляет).
Ну, а как вы думали, мы тоже почитываем журнальчики-с. Мы тожи-с не пальцем-с деланы-с.
Да-а, молодые люди... Я вам так скажу, уметь правильно интерпретировать результаты экспериментов это вам не фунт изюма съесть. Эт тожи уметь надо. И запутаться здесь и свернуть не туда оч. даже легко. И надо быть, по меньшей мере, Эйнштейном, чтобы разобраться в этом ворохе информации.
Впрочем, это во времена Альберта информации было с ворох. В наше время эт океан. Буквально, океан информации. Бушующий океан информации. С чем это можно сравнить? С шумами. С шумами, заглушающими слабый сигнал. Нет, ну а вы как думали? Думали, что экспы будут давать однозначные результаты? Да никогда такого не было. Не было и не будет.
И поэтому не надо уповать и возлагать надежды на эксперименты. Слишком большие надежды. Я вам так скажу:
- От экспериментов один только вред. Они тревожат неокрепшие умы. Тревожат и вводят... эмм... да-с, вводят во блуд. А посему...
Эээ... так о чём это я? Ах, да, о волнах вероятности. Они же волны Де Бройля. Вы согласны с тем, что частицы представляют из себя эдакие матрёшки, матрёшки из вложенных друг в друга сфер плотности вероятности обнаружить центр массы частицы в той или иной точке пространства?)
Это тогда из наук в какую-нибудь консервативную церковь надо обращаться (иудаизм, сунизм, православие).
Там эксперименты не приветствуются и долго отмаливаются. Вместо атомных реакторов - рай после жизни (или ад - если грешил экспериментами)
Волны де Бройля – "волны", связанные с любой движущейся материальной микрочастицей.
Волны де Бройля - это не "волны вероятности", (аксиоматической в КМ) а имеют, скорее, частотно-статистическую интерпретацию: интенсивность волн де Бройля в данной области пространства определяет число частиц, попавших в эту область.
Если аксиоматично (а не физично) подходить к определению понятий, то можно ввести волны де Бройля и для движения прецессирующей пули/дроби, рыскающих вокруг траектории, и потом утверждать,что пуля и дробь --- это всего лишь "волны".
Кстати, среди "фундаментальных" микрочастиц в экспериментах по столкновениям/рассеяниям измерены только размеры (с четкими границами) протона. Размер электронов неизвестен, нейтроны (неэлементарные осколки ядра) просто приравняли к размерам протона. С остальным "зоопарком" микрочастиц - для калибровочных бозонов, кварков и лептонов в пределах точности выполненных измерений окончательно размеры не были обнаружены. Это означает, что их размеры как минимум меньше 10−18 м, а фактически - неизвестны, размеры адронов лишь лишь вычисляются по радиусу конфайнмента и по порядку величины назначены в 10−15 м.
Так что сейчас фиг поймешь (кроме протона, да и то), какие из микрочастиц имеют четкие размер и границы, а какие можно себе представлять лишь вихревыми образованиями.
О-о, видит бог... Видит бог, коллега. Со многим из сказанного вами я был готов согласиться, но...
Но с этим... Это выше моих сил. Как это волны Де Бройля связаны только с движущейся частицей? А с покоящейся что, не связаны? Нет уж... Позвольте... Позвольте с вами на согласиться. Да и с какой стати, молодой человек? Что вы себе позволяете?
Волна Де Бройля связана со скоростью движения частицы обратно пропорциональной зависимостью. То есть, чем меньше скорость частицы, тем длиннее волна Де Бройля. Боже мой, боже мой, видел бы покойный Де, как безбожно перевирают... Перевирают и искажают его заветы.
Ох уж эти мне прикладники. Да за вами, батенька, глаз да глаз нужен. Ну вот, смотрите сами. Достаём из холодильника пробирку со сжатым воздухо... ой, бр-р... то ись, с жидким гелием и выливаем его на частицы. Сферы вероятности вокруг частиц начинают расти. Растут, растут, и вот уже они начинают перекрывать друг друга.
Что это за процесс, который мы с вами только что наблюдали? Как он называется? Когеренция. Да-с. Ко-ге-рен-ци-я, сударь мой. А волны вероятности, которые участвовали в этом процессе, вполне себе заслуживают, чтобы мы их назвали когерентными. Когерентными волнами, милостивый государь.
Ну-с, и перед нами, канешн, будет типичная интерференционная картинка. Ну там полосы всякие, то, да сё... То да сё. Хаджиме. Иппон. Вазари. Кхм, кхм... извините, отвлёкся, вспомнил молодость.
Ну, и где здесь математическая абстракция? Частицы действительно размазаны в пространстве. То ись, находятся в нелокальном состоянии. И если вы начнёте втирать про вихри, то вы типичный сторонник теории эфира. Эфирщики-кефирщики, так сказать.)
Извините, но в видимой Вселенной покоящихся частиц НЕТ. Вся барионная материя движется.
Для сведения: вся Солнечная система двигается в галактике со средней скоростью ~220 км/сек.
??? Что это было ???
Повторно. Есть ряд вихревых решений уравнений Максвелла например: Как скрутить свет в узел (отчёт из Physical Review Letters). Есть эксперименты: Обнаружены оптические вихри вокруг лазерных лучей (Physical Review X, 2016), Оптические вихри. П.В. Короленко, МГУ, 1998 .
Претензии к Максвеллу (посмертно) и к экспериментаторам.
Страницы