24.08.2025 22:05
OlegSivchenko 65 7800 Источник

Вскоре после того, как в 2013 году было подтверждено существование бозона Хиггса, Стандартная модель физики частиц некоторое время казалась завершённой. Однако поле Хиггса, квантом которого является эта частица, подкинуло множество странных и даже пугающих вопросов о природе массы и самого пространства-времени. Абстрагируемся на время от вопроса о том, сколько на самом деле может существовать бозонов Хиггса, и затронем в этой статье проблему истинного и ложного вакуума, которая связана с природой массы и энергии во Вселенной. Феномен «истинного вакуума» в противовес ложному впервые описал в статье 1977 года Сидни Коулман (1937 — 2007).

Именно поле Хиггса, квантом которого является открытый в 2012 году бозон, сообщает массу всем материальным объектам, а также задаёт минимальный уровень энергии пространства, который понимается как энергия вакуума. Однако энергия того вакуума, в котором покоится наша Вселенная, может представлять собой лишь локальный, а не глобальный энергетический минимум. В таком случае «наш» вакуум является мнимым или ложным, и нельзя исключать, что в нём в результате квантовых флуктуаций может случайно образоваться более низкоэнергетический регион или даже спонтанно расширяющаяся область, заполненная истинным вакуумом.

В любой физической системе обязательно найдётся как минимум одна такая конфигурация, в которой эта система будет содержать минимально возможное для неё количество энергии. Этот принцип действует на всех уровнях, от галактического до атомного. Так, изолированная от остальной Вселенной область пространства с минимальной энергией превращается в чёрную дыру. В свою очередь, атом, содержащий минимальное количество энергии, должен состоять ровно из одного протона и одного электрона — и это атом водорода (протия) в основном состоянии. В данном случае речь идёт о стабильном долгоживущем атоме, а некоторые другие экзотические атомы с подобным составом я рассматривал в статье «Кварковый конструктор. О протоне, его аддонах и спиноффах». Наконец, применительно ко всей Вселенной такой конфигурацией было бы пустое пространство, не содержащее никаких источников энергии, не испытывающее воздействия ни внешних, ни внутренних сил. Такое состояние было бы «истинным вакуумом», либо «более низкоэнергетическим вакуумом», чем наблюдаемый нами в окружающем космосе.

Нулевая энергия и происхождение вакуума

В физике такое состояние называется «нулевой энергией» или «энергией нулевой точки» системы. Логично использовать это состояние в качестве «точки отсчёта» при измерении всей энергии и массы и определять как «0».

Таким образом, чтобы получить среду, похожую на подлинный вакуум, нужно удалить из некоторой области пространства:

  • Обычную материю, состоящую из атомов.

  • Излучение.

  • Нейтрино.

  • Внешние электрические и магнитные поля, попадающие в эту область.

  • Саму энергию вакуума и кривизну пространства-времени.

Согласно современным представлениям, последний пункт из этого списка невыполним, так как вакуум находится в постоянной динамике, даже если в нём отсутствуют какие-либо точечные источники энергии или поля, обладающие энергией. На Хабре есть подробная статья уважаемого @dionisdimetor о природе вакуума и его разновидностях «Вакуум – пустота или полнота? Виртуальные частицы, квантовая пена, излучения Хокинга и Унру», в которой особое внимание уделено «квантовой пене». Квантовая пена — это гипотетический феномен, представляющий собой флуктуации квантовых полей, заполняющих вакуум. В результате таких флуктуаций постоянно рождаются и аннигилируют эфемерные частицы, также называемые «виртуальными». Именно эти процессы наполняют вакуум энергией, предохраняющей ткань пространства-времени от распада. Если бы можно было каким-то образом избавиться и от энергии вакуума, то вакуум стал бы дезинтегрироваться. В таком случае можно было бы наблюдать переход из «ложного вакуума» в «истинный», с одной оговоркой — «если бы мы успели». Вполне возможно, что этот переход произошёл бы со скоростью Большого Взрыва, привёл к исчезновению поля Хиггса, исчезновению (пересчёту?) массы и, следовательно, всего существующего.

Возможно, существование виртуальных частиц — лишь метафора, описывающая свойства энергии вакуума, но, каковы бы ни были источники этой энергии, она выше нуля. Соответственно, можно представить себе состояние вакуума, которое будет более низкоэнергетическим, чем у нынешней Вселенной, но всё равно выше нуля. В этом и заключается отличие между подлинно нулевой энергией и энергией нулевой точки.  

Поле Хиггса задаёт массу электронов и кварков, и базовое значение поля Хиггса определённо является положительным. Если бы можно было откорректировать это значение (что немедленно отразилось бы на свойствах бозона Хиггса, вернее, позволило бы зарегистрировать «другой» бозон Хиггса), то массы элементарных частиц увеличились бы или уменьшились, что необратимо изменило бы как структуру, так и размер атомов. Если в какой-то области пространства значение поля Хиггса обнулится, то масса кварков и электронов также станет равной нулю, и они исчезнут.

Здесь обращусь к концепции «космического ландшафта», популяризованной в одноимённой книге Леонарда Сасскинда.

По мысли Сасскинда (которая в более строгих научных формулировках развивается здесь), наша Вселенная могла сформироваться в области пространства, для которой характерны не слишком высокие уровни энергии. Отмечу, что эти выкладки делались за несколько лет до открытия бозона Хиггса и даже до пуска Большого Адронного Коллайдера. При таких уровнях энергии скалярное поле Хиггса сохраняет положительное значение, а массы электронов, протонов и нейтронов остаются такими, при которых могут существовать атомы.

Рассмотрим атом водорода-протия, в котором один электрон занимает орбиталь вокруг единственного протона (в атомах дейтерия и трития, тяжёлых изотопах водорода, кроме протона присутствуют ещё, соответственно, один нейтрон у дейтерия и два нейтрона у трития).

Если бы протон (ядро атома) и электрон были маленькими классическими телами, подобными звездам и планетам, то, во-первых, электрон мог бы обращаться вокруг ядра по орбите на любом расстоянии, в пределах которого действует притяжение ядра. Расстояние зависело бы только от скорости электрона и, соответственно, от его кинетической и потенциальной энергии. Во-вторых, электрон мог бы упасть на ядро и лежать на нём (соприкасаться с ним). Но этого не происходит, поскольку электрон — это квантовая частица, и он может находиться на строго определённых энергетических уровнях, причём занимать на своём уровне вероятностное положение. Вот как выглядит атом водорода в квантовом понимании:

Эта модель демонстрирует два факта, важных в контексте рассматриваемой нами темы: 1) в квантовомеханической системе состояние с нулевой энергией не может иметь отрицательную величину, поскольку не существует отрицательной энергии и 2) переход из более высокоэнергетического состояния в более низкоэнергетическое — это квантовый скачок, то есть такой переход является резким, а не плавным. 

Вакуум, в котором постоянно рождаются и аннигилируют виртуальные частицы, также имеет квантовомеханическую природу, поэтому все поля, в том числе, поле Хиггса, могут существовать лишь на дискретных энергетических уровнях. Один из них соответствует наблюдаемой в нашей Вселенной энергии вакуума. Но он определённо не является нулевым, а соответствует лишь локальному минимуму, с которого теоретически можно скатиться в другой, более низкий локальный минимум.

Напомню, что общая теория относительности Эйнштейна является классической (в отличие от квантовой теории поля), но и в той, и в другой признаётся наличие нулевой энергии, значение которой определяет саму структуру пространства-времени. Но в общей теории относительности считается, что кривизна пространства-времени является тем фактором, от которого зависит распределение материи и энергии в пространстве, а также зависит движение материи и энергии. Материя и энергия обусловливают кривизну пространства-времени, а эта кривизна обусловливает динамику материи и энергии. В нашей Вселенной кривизна пространства-времени ненулевая, и может оставаться такой практически вечно, вплоть до тепловой смерти Вселенной.

В квантовой теории поля всё иначе. Кипение квантовой пены — это вероятностный процесс, поэтому в любой момент один из её пузырьков может туннелировать в состояние с более низкой энергией, подобно тому, как электрон может преодолеть энергетический барьер. 

Идею о том, что квантовомеханическая система может обладать нулевой энергией, сформулировал ещё Макс Планк в 1911 году. Пока не существует экспериментально подтверждённой и непротиворечивой теории квантовой гравитации, приходится описывать гравитацию в рамках эйнштейновской теории относительности, а остальные три фундаментальных взаимодействия — сильное, слабое и электромагнитное — успешно описывает квантовая механика. Поэтому феномен нулевой энергии сосуществует в классическом и квантовом понимании, но квантовое туннелирование, не наблюдаемое в макромире, в микромире является рядовым и даже управляемым феноменом. Существует и вероятность дезинтеграции ложного вакуума, в котором покоится наша Вселенная.

Распад вакуума и метастабильная Вселенная

Давайте подробнее обсудим поле Хиггса, пронизывающее всю Вселенную. Подобно электрическому полю, поле Хиггса обладает потенциалом, а значит, в разных точках пространства его значение варьируется. Кроме того, поле Хиггса — единственное известное в природе скалярное поле, а подробное изучение свойств бозона Хиггса подсказывает, что этому полю потребовалось некоторое время, чтобы устояться в современных значениях, и именно на этот период пришлись эпохи инфляционного расширения и разогревания Вселенной, когда происходило первичное перераспределение материи и энергии. Теоретические модели подсказывают, что по мере приближения формы четырёхмерного пространства-времени к де Ситтеровской геометрии, состояние вакуума с высокой вероятностью является метастабильным, а не стабильным, то есть допускает квантовое туннелирование в истинный вакуум. В случае такого перехода определённо изменятся, как минимум, массы бозона Хиггса и истинного кварка, из-за чего нарушится Стандартная модель физики частиц.

Если Вселенная действительно метастабильна, то пузырёк истинного вакуума в ложном может возникнуть (в том числе, случайно) в результате естественного или искусственного высокоэнергетического события. Варианты подобных событий рассматривает в своей статье 2023 года Алессандро Струмиа с физического факультета Пизанского университета, описывая варианты различных опытов с бомбардировкой бозона Хиггса. Он приходит к выводу, что пузырёк истинного вакуума может возникнуть при энергиях порядка 1010 гигаэлектронвольт (ГэВ). Для сравнения: Большой Адронный Коллайдер рассчитан на столкновения до 7000 ГэВ. Струмиа в своей статье полагает, что для того, чтобы искусственно спровоцировать распад ложного вакуума, можно одновременно бомбардировать высокоэнергетическими пучками тысячи бозонов Хиггса. В качестве естественного триггера такого события он предполагает столкновение двух первичных чёрных дыр, существование которых пока остаётся гипотетическим. По мнению Струмиа, в определённых условиях пузырёк истинного вакуума можно было бы стабилизировать в субатомных масштабах и использовать в качестве источника практически неисчерпаемой энергии, но в принципе предлагаю вам самостоятельно оценить его выкладки.

Учитывая наши современные представления об инфляционной эпохе в истории Вселенной, Большой Взрыв подозрительно похож на акт туннелирования в более низкоэнергетический («наш») вакуум. Масса бозона Хиггса подсказывает, что наша Вселенная находится где-то на грани нарушения симметрии электрослабого взаимодействия — это взаимодействие между элементарными частицами, в которое при энергиях выше 100 ГэВ объединяются электромагнитное и слабое взаимодействия. При нарушении этого взаимодействия мы рискуем соскользнуть в реальность, где масса протона и массы кварков примут непредсказуемые значения. Это приведёт к дезинтеграции атомов, и мы едва ли даже успеем понять, что случилось. Известные нам законы физики, вероятно, перестанут действовать.

Впрочем, ничего подобного в природе не происходит, даже при близких контактах чёрных дыр, порождающих гравитационные волны. Возможно, мы ошибаемся в расчётах, либо описываемый сценарий крайне маловероятен, либо мы вообще не вполне верно представляем себе динамику Большого Взрыва. Переход в истинный вакуум можно было бы считать научной фантастикой, но всё-таки совсем недавно аналогичный процесс удалось смоделировать сначала на квантовом компьютере, а потом и в лабораторных условиях. Об этом расскажу в заключительной части статьи.  

Симуляция на квантовом компьютере и в лаборатории

В феврале 2025 года уважаемый @vsradkevich опубликовал на Хабре статью «Вселенная в 5564 кубитах: квантовый компьютер моделирует коллапс ложного вакуума». Вообще эта статья в большей степени посвящена прогрессу в квантовых вычислениях, поэтому подробнее расскажу о том опыте, который автор выбрал в качестве её зачина.

Исследование было проведено в июне 2024 года под руководством Джаки Водеба и Златко Папича, а статья опубликована в феврале 2025 года в журнале «Nature». Над опытом работали физики из университета Лидса, исследовательского центра в Юлихе и Австрийского института науки и технологий (ISTA). Команда воспользовалась «квантовым отжигателем» (quantum annealer) на 5564 кубитах, смоделировав спуск квантовой системы на энергетические уровни, более низкие по сравнению с исходным.

Этот процесс аналогичен падению из ложного вакуума в истинный и помогает вывести уравнения, которые им управляют. Процесс моделировали как задачу на оптимизацию, то есть как поиск наилучшего решения из набора возможностей. Действительно, система показала, что пузырьки истинного вакуума могут массово формироваться после фазового перехода, подобно вскипанию жидкости при понижении атмосферного давления. Пузырьки истинного вакуума не только образуются в виде пены, но и быстро сливаются друг с другом, что объясняет их стремительное распространение. Возможно, такой процесс «вскипания» точнее описывает события в начале существования Вселенной, чем метафора «взрыва».  

Параллельно с этими разработками в начале 2024 года группа итальянских и английских учёных под руководством Габриэле Феррари и Джакомо Лампорези из университета Тренто смогла впервые наблюдать в лабораторных условиях фазовый переход, аналогичный падению в истинный вакуум (абсолютное основное состояние). Статья об этом также была опубликована в журнале «Nature». Физики использовали атомы натрия, заключённые в оптической ловушке и охлаждённые до температуры менее одного микрокельвина. У них получилась поляризованная сверхтекучая жидкость в таком метастабильном состоянии, в котором, предположительно, находится наш вакуум. Далее при содействии теоретиков из университета Ньюкасла команде удалось продемонстрировать, как в этой жидкости образуются пузырьки в более низкоэнергетическом состоянии, которые объединяются в более крупные пузыри и далее выстраиваются вдоль линий магнитного поля. Переход происходил спонтанно в результате квантовых флуктуаций и туннелирования одного из атомов в более низкоэнергетическое состояние. Схема опыта представлена на этой иллюстрации.

Заключение

Я бы хотел отметить, что описанные здесь опыты и выкладки, которые ещё 20 лет назад казались апокалиптическими сюжетами, состоялись благодаря развитию вычислительной техники, а именно — совершенствованию квантовых компьютеров и разработке кубитов. Определённо, возможность перехода квантовой системы в более низкоэнергетическое состояние должна настораживать, так как вакуум имеет фундаментально квантовую природу, а свойства поля Хиггса, задающего параметры массы элементарных частиц, пока только изучаются. Возможно, когда будут достоверно получены и изучены новые бозоны Хиггса и охарактеризовано семейство таких частиц, станет понятнее, как их взаимодействия могут сказываться на стабильности вакуума. Спонтанное туннелирование ложного вакуума в истинный остаётся крайне маловероятным событием, которое невозможно спрогнозировать, предотвратить или как-то повлиять на него. Но мне было бы интересно почитать, как эти новые опыты согласуются с теоретическими моделями провешивания искусственных червоточин и создания варп-пузырей, поскольку такие опыты требуют напрямую оперировать «настройками» параметров вакуума.

Комментарии (65)


  1. Jedy
    24.08.2025 23:33
    #28748726

    Только недавно пытался разобраться в этой теме с помощью LLM, пытая её вопросами )
    Большое спасибо за статью!
    Но все же осталось несколько не до конца понятных для меня моментов:

    1. Почему говорится именно о переходе в «истинный вакуум» и нулевую энергию, хотя по сути кажется более вероятным переход не в нулевую энергию, а просто в ложный вакуум с более низкой, чем сейчас, но тоже не нулевой энергией?

    Даже такой переход был бы не менее разрушителен. При переходе вакуума будет выделено огромное количество энергии, равное разнице минимальных энергий полей. Что всеравно приведет к разрушению всей материи.

    2. Несовсем понял эту формулировку:

    Если бы можно было каким-то образом избавиться и от энергии вакуума, то вакуум стал бы дезинтегрироваться. В таком случае можно было бы наблюдать переход из «ложного вакуума» в «истинный», с одной оговоркой — «если бы мы успели».

    А разве само по себе избавление от энергии вакуума — это и не есть тот самый «переход из «ложного вакуума» в «истинный»»? Или это два разных процесса — сначала избавляемся от энергии, а только потом наблюдаем переход? Как то это не укладывается в голове.

    3. Почему поле Хиггса может полностью исчезнуть при переходе?

    Привёл к исчезновению поля Хиггса, исчезновению (пересчёту?) массы.

    Или сосуществование поля с минимальной энергией, равной нулю, невозможно? При переходе речь же идет именно о минимальной энергии, а не локальной энергии, отвечающей массе частиц?

    Как я понял при переходе в истинный вакуум изменяется минимальное значение поля Хиггса, а не локальное (масса частиц). Т.е. почему тогда масса именно может исчезнуть? При переходе разница энергий полей должна выделиться. Поэтому из этой логики при переходе вакуума на более низкий уровень масса не просто не исчезнет, а её может стать больше — т.е. именно пересчет, а не исчезновение.

    4. Если все же масса обнулится, что произойдет при таком исчезновении с электромагнитным полем?

    Если в какой-то области пространства значение поля Хиггса обнулится, то масса кварков и электронов также станет равной нулю, и они исчезнут.

    Ведь есть же безмассовые частицы, не произойдет ли не исчезновение, а превращение их в безмассовые? Да, получившиеся безмассовые частицы могут быть нестабильны и сразу на что то распасться или перейти в другое состояние, но это же не исчезновение?


    1. Jedy
      24.08.2025 23:33
      #28750432

      на всякий случай уточню причину своих вопросов, это не попытка опровергнуть теорию ни в коем случае, а желание лучше разобраться в её тонкостях


    1. GidraVydra
      24.08.2025 23:33
      #28752886

      1) Так могло бы быть при туннелировании. Но тут речь про спонтанный цепной эксэргетический процесс. Энергия системы в ходе этого процесса резко поднимется выше всех возможных потенциальных барьеров. А дальше система сваливается в самый низкий минимум.

      2) Не понял мысль автора. Возможно, речь о том, что из-за того, что этот процесс сопровождался бы существенным изменением фундаментальных постоянных, под вопросом существования наблюдателя в физическом его смысле.

      3) Исчезновением называют падение поля до нуля. Глобальный минимум энергии соответствует нулевому полю, потому что в ненулевом поле запасена энергия.

      4) Вопрос философский, что считать исчезновением. Но да, они не исчезнут прям бесследно.


  1. dyadyaSerezha
    24.08.2025 23:33
    #28748762

    наполняют вакуум энергией, предохраняющей ткань пространства-времени от распада. Если бы можно было каким-то образом избавиться и от энергии вакуума, то вакуум стал бы дезинтегрироваться.

    Такая такая ткань? Чтобы распасться, нужно нечто. Или вы про ту самую пену?

    Далее, "электрон с нулевой массой исчезнет". Почему? Что мешает электрону с нулевой массой существовать?


    1. vanxant
      24.08.2025 23:33
      #28753752

      Вот да. Тем более, что не вся масса электрона дадена хиггсом. Некоторый вклад вносит масса кулоновского поля электрона, а также масса шубы из виртуальных электрон-позитронных пар


  1. krendelbok
    24.08.2025 23:33
    #28749114

    Прям напомнило книгу Грэг Иган - Лестница Шильда.


    1. edolganov
      24.08.2025 23:33
      #28752610

      Мне кажется Лестница Шильда - это вершина современной фанатики: нигде не встречал такого смелого полёта мысли и идей.


  1. NeoCode
    24.08.2025 23:33
    #28749272

    А как отличить истинный вакуум от ложного, но более "низкоэнегретичного" ? И вообще есть ли именно истинный вакуум? А вдруг там бесконечная цепочка ложных, каждый следующий "ниже" предыдущего?


    1. Wizard_of_light
      24.08.2025 23:33
      #28749750

      Да никак. И вполне можно считать что сидишь на дне, пока снизу не постучат.


    1. vanxant
      24.08.2025 23:33
      #28753768

      Собственно, весь геморрой с перенормировками в квантмехе именно в этом. Энергия нашего вакуума не просто больше нуля, она бесконечна. И у другого, более истинного, вакуума тоже будет бесконечной (если верить картинкам адептов этой идеи)


  1. vanxant
    24.08.2025 23:33
    #28753842

    Строго говоря, скалярным полем будет обладать любая частица со спином 0. Другой вопрос, что из известных нам истинно элементарных это только хиггз. Но из частиц вообще - с нулевым спином есть, например, альфа


  1. ALT0105
    24.08.2025 23:33
    #28755244

    Интересно было бы провести опрос физиков: как они думают, радикальные изменения в понимании физической картины мира будут происходить всегда, пока существует человечество, или на каком-то этапе они прекратятся и люди достигнут абсолютной истины? Материализм ее не жалует...


    1. shkal
      24.08.2025 23:33
      #28755420

      Абсолютной истины не существует. Любая физическая теория - " полезная модель"


      1. ALT0105
        24.08.2025 23:33
        #28755698

        Поэтому познание и перевороты в физике бесконечны. Физики никогда не останутся без работы, но и никогда не узнают, как на самом деле устроен мир


        1. shkal
          24.08.2025 23:33
          #28756470

          Нет никакого " на самом деле", и физических законов не существует, существуют лишь наши приближения к наблюдаемому, которые работают с определённой точностью и в определённом диапазоне величин.


          1. ALT0105
            24.08.2025 23:33
            #28756518

            В субъективном идеализме (никто не доказал что мир не субъективен) не существует и наблюдаемого


      1. ALT0105
        24.08.2025 23:33
        #28755728

        Это зависит от ответа на основной вопрос философии (мир идеален или материален) - в первом варианте абсолютная истина существует


        1. shkal
          24.08.2025 23:33
          #28756474

          Философия = словоблудие


          1. ALT0105
            24.08.2025 23:33
            #28756544

            В последнее время в моей технической работе возникают вопросы, граничащие с философией, например, информация - субъективна или объективна? Возможна ли в принципе помехоустойчивая передача информации без введения избыточности? От ответа на эти вопросы зависит разработка новых принципов построения систем связи. Это словоблудие?


            1. smx_ha
              24.08.2025 23:33
              #28756940

              Возможна ли в принципе помехоустойчивая передача информации без введения избыточности? 

              Но это информатика а не философия


              1. ALT0105
                24.08.2025 23:33
                #28757000

                Информатика на этот вопрос не отвечает (она его не рассматривает). Теория информации тоже. Физика информацией не занимается (это не физическое понятие - информация вообще субъективна). Ответ где-то глубже. А глубже - философия. А вопрос конкретный - стоит тратить силы на исследования в этом направлении или нет?


                1. smx_ha
                  24.08.2025 23:33
                  #28757092

                   Физика информацией не занимается (это не физическое понятие - информация вообще субъективна). 

                  Ну вот и пошло словоблудие. Разумеется физика занимается информацией, например исследованиями как быстрее передать информацию, передается ли она быстрее света, и т.д. А вопрос касательно помехоустойчивой передачи информации это скорее даже к квантовой физике относится, вот её и изучайте чтоб на вопрос свой ответить.


                  1. ALT0105
                    24.08.2025 23:33
                    #28757160

                    Покажите в учебнике по физике что-нибудь про информацию. Быстрее света не может двигаться материя, а информация не материальна и в теории относительности даже слова такого нет. Все физические явления существуют объективно, т.е. независимо от человека. А информация? Какой объем информации льется на нас со звездного неба? За миллиард лет он не изменился, но разве миллиард лет назад была информация? Было только ровно то же излучение, но никакой информации оно не несло, потому что некому его было воспринимать


                    1. smx_ha
                      24.08.2025 23:33
                      #28757274

                      Покажите в учебнике по физике что-нибудь про информацию.

                       и в теории относительности даже слова такого нет

                      Может хотя бы сами вначале почитаете? Подсчитайте сколько раз слово "информация" встречается например здесь: https://ru.wikipedia.org/wiki/Сверхсветовое_движение


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28757298

                        Википедию пишут живые люди, в том числе такие, которые считают что информация материальна. Я так не считаю - см. мой следующий пост


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28757334

                        Если информация материальна, где хранится информация, льющаяся на нас с неба?


                      1. smx_ha
                        24.08.2025 23:33
                        #28757612

                        льющаяся на нас с неба?

                        Это вы о чем? Может с дождем перепутали?


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28757646

                        Только не говорите астрономам, что они не получают информацию


                      1. smx_ha
                        24.08.2025 23:33
                        #28757712

                        разумеется получают, информацию закодированную в свете отраженном от звезд и планет. Свет не считается физиками материей кстати, так что да, можно сказать что эта информация не материальна. Но тем не менее физика её изучает, изучает как она закодирована в свете, как она меняется если свет пришел издалека и т.д.


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28757722

                        мы начали с вопроса "объективна ли информация". Если объективна, кто ее получал до появления астрономов и какую энтропию она уменьшала?


                      1. smx_ha
                        24.08.2025 23:33
                        #28757904

                        смотря что вы называете "получение информации". Если "обработку мозгом", то конечно до появления каких либо мозгов ее никто не получал. Касательно энтропии я так понимаю что физики под этим понимают что информация сама по себе уменьшает энтропию, потому что присутствие информации влияет на упорядоченность и сложность того что содержит эту информацию, а энтропия это мера беспорядка и неопределённости. Так что свет содержащий информацию имеет меньшую энтропию чем свет информацию не содержащий.


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28757930

                        Вся проблема в том, что однозначного определения информации нет. Никто не сказал, что информация - это то, что накладывается на физический носитель в канале связи - тогда не о чем было бы спорить. Информация не уменьшает энтропию физических систем - термодинамика запрещает. Информация (знание) уменьшает меру незнания человека, т.е. энтропию информации, а не энтропию материального мира. А раз она уменьшает меру незнания человека, значит она субъективна. Если нет человека - что она уменьшит? И если он знает, то что ему пришло - он не уменьшил меру незнания, значит не получил информацию, а другой человек из этого же сообщения получил. Всё субъективно


                      1. smx_ha
                        24.08.2025 23:33
                        #28758026

                        Вся проблема в том, что однозначного определения информации нет. Никто не сказал, что информация - это то, что накладывается на физический носитель в канале связи - тогда не о чем было бы спорить.

                        Так просто много разных значений у слова информация вот и всё. Но в контексте информации и энтропии под информацией и понимается "то, что накладывается на физический носитель", так что да, действительно не очем спорить.

                        Можно также слово информация понимать ограничено: "то что заложено в мозгу человека", то есть "знания". Но суть то остается примерно та же самая.

                        Информация (знание) уменьшает меру незнания человека, т.е. энтропию информации

                        энтропию информации? нет такого понятия. Можно наверно сказать что информация уменьшает энтропию мозга (меру незнания). Но это сложный вопрос, не думаю что будет корректно сказать что в мозгу без знаний царит полный хаос, все таки какая то информация в нормально работающем мозгу всегда есть, например инструкции как управлять телом.

                        Ну и в любом случае это всё вопросы физики, биологии и пр. Философия тут не при делах (ну кроме философии(методологии) науки) )


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28759560

                        С этим согласен, но я задавал вопрос - объективна ли информация или ее количество зависит от субъекта. Если три человека прочитали одно письмо и первый понял его и получил информацию, второй не понял и не получил информацию, третий читает между строк и понял и получил гораздо больше, чем первый - какой объем информации был передан? Это вопрос философии, физика не имеет дело с субъективными ощущениями


                      1. smx_ha
                        24.08.2025 23:33
                        #28760954

                         Если три человека прочитали одно письмо и первый понял его и получил информацию, второй не понял и не получил информацию, третий читает между строк и понял и получил гораздо больше, чем первый - какой объем информации был передан? 

                        Передан был один и тот же объем, но информация в мозгу первого объединилась с информацией в письме и у него в мозгу стало больше информации, у второго ничего не объединилось и информация так и осталась в письме, не скопировавшись в его мозг. У третьего информации в мозгу было еще больше чем у первого, поэтому объединение информации прошло по другому, поэтому он получил в итоге еще больше информации.

                        физика не имеет дело с субъективными ощущениями

                        ну, психология, биология и нейрофизиология которые имеют с ними дело, основаны на физике. Так что в каком то смысле имеет. А философия тут не причем, точнее она (философия науки) является базисом физики и остальных наук, штукой которая выводит для них методологию. То есть не используется непосредственно для ответа на такие вопросы, а позволяет вывести методологию ответа на такие вопросы: науку. А потом уже эта методология будет использоваться.


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28760998

                        Я повторю вопрос. Астрономы получают большое количество информации с неба. Миллиард лет назад с неба шло всё то же. Можно говорить, что тогда происходила передача информации? Если нет - то значит информация зависит от получателя, т.е. субъективна. Если да, то что с ней стало?


                      1. smx_ha
                        24.08.2025 23:33
                        #28761302

                        Да, разумеется передача информации может происходить даже если ее никто не получает. Получение информации это просто копирование информации с одного носителя в другой с опциональным преобразованием. Разумеется получатель(например жёсткий диск) у которого есть допустим ключ шифрования, может получить больше информации, потому что он ее преобразует с помощью этого ключа. Так что да, процесс получения информации сильно зависит от получателя, от того какая информация у него есть. Каким словом можно назвать в таком случае информацию это уж вы сами решайте, я лично не вижу смысла в введении каких то дополнительных эпитетов типа "субъективный" для того чтобы говорить об информации.


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28761366

                        Но на вопрос вы не ответили


                      1. smx_ha
                        24.08.2025 23:33
                        #28761456

                        На какой вопрос? Что происходит с информацией содержащейся в свете если свет просто падает на землю? Я не физик потому подробностей того что там происходит не скажу. Но полагаю, можно сказать что она исчезает, структура становится хаосом не переходя в другую структуру, как при получении нормальным приемником.


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28761468

                        Вопрос - происходила ли во вселенной передача информации до появления жизни?


                      1. smx_ha
                        24.08.2025 23:33
                        #28761520

                        разумеется, при чем тут жизнь то вообще?


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28761776

                        чтобы не было получателей информации.
                        Если между звездами передается информация, то и в микромире тоже. Т.е. протоны с нейтронами в атомном ядре обмениваются информацией. Но информация любит счет - каким объемом информации и с какой скоростью обмениваются протон с нейтроном в ядре дейтерия?


                    1. shkal
                      24.08.2025 23:33
                      #28757788

                      Информация не может передаваться быстрее скорости света по современным понятиям

                      Информации без физического носителя не существует, её можно перенести с одного на другой, но хоть какой нить один в любой момент времени должен существовать


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28757802

                        Физический носитель конечно не может передаваться быстрее света. Я не знаю, как передать информацию без физического носителя, но не уверен, что это принципиально невозможно. Поживем - увидим. А это уже философия


                      1. vanxant
                        24.08.2025 23:33
                        #28758162

                        Информация не может передаваться быстрее скорости света по современным понятиям

                        По современным понятиям передаваться как раз может (при условии, что физический носитель передаётся не быстрее скорости света).

                        Берёте хороший термос, заливаете в него запутанные электроны или что там вам нравится, отправляете обычной ракетой на марс. Вторые электроны из запутанной пары оставляете себе.

                        В заранее оговоренный час Ч (после прибытия термоса получателю) измеряете у своих электронов, допустим, спин. То же самое делает ваш получатель. С поправкой на неизбежные потери и шумы вы получаете одно и то же случайное число, которое можно использовать как одноразовый ключ шифрования. Очевидно, что до момента Ч этой информации не существовало, а значит, ключ передан моментально (с бесконечной скоростью).


                      1. shkal
                        24.08.2025 23:33
                        #28758340

                        Неверно. Никакая информация при этом между конечными точками не передаётся.


                      1. shkal
                        24.08.2025 23:33
                        #28761264

                        Точнее, с помощью запутанности нельзя передать информацию бесконечно быстро, для каждого получателья локально процесс измерения будет выглядеть совершенно случайно до тех пор, пока он не получит информацию об измерении на другом конце (которую опять же надо передать быстрее скорости света )) )


                  1. ALT0105
                    24.08.2025 23:33
                    #28757208

                    По одному из определений информации - это мера нашего незнания. Если нет нас, нет незнания. Информация уменьшает энтропию. Какую энтропию уменьшало излучение звездного неба миллиард лет назад? Почему не уменьшило до нуля?


                    1. vanxant
                      24.08.2025 23:33
                      #28758194

                      По одному из определений информации

                      Да нет никаких определений, информация - базовое неопределяемое понятие. Такое же как энергия или там прямая. Да, да, я знаю про определения типа "способность тела совершать работу" или "геометрическое место точек, равноудалённых от двух других точек". Это чисто школьное сепуление, не может же учитель чего-то не знать.


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28759574

                        Все учебники по теории информации пытаются дать определение. Даже базовое понятие должно быть объяснено хотя бы так - существует ли информация без получателя? Какой объем информации был на Земле до появления жизни?


                1. shkal
                  24.08.2025 23:33
                  #28757778

                  На этот вопрос отвечает теория информации, Шеннон например


                  1. ALT0105
                    24.08.2025 23:33
                    #28757792

                    про объективность/субъективность? Шеннон рассматривает информацию как объем цифровых данных, передаваемых по каналу связи, а не как нечто, возникшее до появления человека


                    1. shkal
                      24.08.2025 23:33
                      #28757830

                      Да нен т никакого вопроса, информация всегда закодирована в физическом параметре чего нибудь, соответственно она объективна


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28757848

                        Так какое количество информации приходит к нам со звездного неба? (А это информация обо всей вселенной)


                      1. shkal
                        24.08.2025 23:33
                        #28757938

                        Понятия не имею, а что под этим понимается?


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28757976

                        Вот и я про это. Если информация субъективна, то человек, не знающий звездного неба, не заметит исчезновения Полярной звезды, а астроном получит информацию о надвигающемся конце света. И тот, и другой приняли один и тот же физический носитель, но информацию получил только один. Где объективность?


                      1. shkal
                        24.08.2025 23:33
                        #28758322

                        Это не информация, а её интерпретация человеком.


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28759588

                        А она существует без интерпретации? Набор битов в канале связи без человека-получателя - это просто цифровой шум. Кстати, какой объем информации несет белый шум - бесконечный?


                      1. shkal
                        24.08.2025 23:33
                        #28760670

                        Конечно, информация это длина волны фотона и поляризация, для потока - количество и распределение по спектру, всё.

                        Количество информации в белом шуме равно нулю, это основы.


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28760712

                        Да, для простого человека фотон, полученный с неба, несет информацию только о длине волны и поляризации, а для специалиста - большой объем информации о вселенной, начиная с момента большого взрыва.
                        Цифровой шум в достаточно длинной реализации несет все возможные комбинации и все зависит от получателя - для одного это шум, для другого - "Война и мир"


                      1. shkal
                        24.08.2025 23:33
                        #28761216

                        все зависит от получателя - для одного это шум, для другого - "Война и мир"

                        Нет. Из настоящего белого шума никакой информации извлечь нельзя.

                        а для специалиста

                        Я вам ровно об этом и говорю, информация - это физические параметры фотонов, а остальное - интерпретация того, кто их измеряет.


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28761226

                        Можно извлечь всё, что угодно, если знать, что извлекать


                      1. shkal
                        24.08.2025 23:33
                        #28762250

                        Словоблудие чистейшей воды, простите. Примеры извлечения информации из белого шума будут?


                      1. ALT0105
                        24.08.2025 23:33
                        #28762310

                        1. В современных системах связи широко используются шумоподобные сигналы. Для стороннего наблюдателя - это шум.

                        2. Берем чистый шум. Один бит информации в нем есть? Есть, и 0, и 1 и много раз. Два бита есть? Да. 10 бит, 100 бит, 1кбит любого информационного сообщения в достаточно длинной реализации шума можно найти? Да, вопрос только в длине фрагмента шума. Если это все в нем есть, значит он содержит информацию. А поиск информации в шуме называется "обнаружение сигнала" - радары только этим и занимаются. И если полезного сигнала нет, но радар его обнаружил - это ложная тревога. Объясните радару, что это не информация


  1. ALT0105
    24.08.2025 23:33
    #28755694

    ...