Квантовая запутанность – одно из самых сложных понятий в науке, но основные её принципы просты. А если понять её, запутанность открывает путь к лучшему пониманию таких понятий, как множественность миров в квантовой теории.



Чарующей аурой загадочности окутано понятие квантовой запутанности, а также (каким-то образом) связанное с ним требование квантовой теории о необходимости наличия «многих миров». И, тем не менее, по сути своей это научные идеи с приземлённым смыслом и конкретными применениями. Я хотел бы объяснить понятия запутанности и множества миров настолько просто и ясно, насколько знаю их сам.

I

Запутанность считается явлением, уникальным для квантовой механики – но это не так. На самом деле, для начала будет более понятным (хотя это и необычный подход) рассмотреть простую, не квантовую (классическую) версию запутанности. Это позволит нам отделить тонкости, связанные с самой запутанностью, от других странностей квантовой теории.

Запутанность появляется в ситуациях, в которых у нас есть частичная информация о состоянии двух систем. К примеру, нашими системами могут стать два объекта – назовём их каоны. «К» будет обозначать «классические» объекты. Но если вам очень хочется представлять себе что-то конкретное и приятное – представьте, что это пирожные.

Наши каоны будут иметь две формы, квадратную или круглую, и эти формы будут обозначать их возможные состояния. Тогда четырьмя возможными совместными состояниями двух каонов будут: (квадрат, квадрат), (квадрат, круг), (круг, квадрат), (круг, круг). В таблице указана вероятность нахождения системы в одном из четырёх перечисленных состояний.

Наблюдаемая Вселенная

Говоря о нашей Вселенной, мы различаем «Вселенную» и «наблюдаемую Вселенную». Последнее включает лишь то, что мы можем видеть. Я не имею в виду, что у нас есть технология, чтобы реально «видеть» всю наблюдаемую вселенную. Я имею в виду под «наблюдаемыми» все объекты, свет от которых в принципе мог дойти до нас, учитывая время жизни Вселенной, скорость света и историю и будущее расширения Вселенной. Возраст Вселенной составляет 13,8 миллиардов лет. Из-за конечности скорости света мы не можем видеть то, что расположено от нас настолько далеко, что свету на путешествие до нас потребовалось бы больше времени, чем существует Вселенная. Это не технологическое ограничение – это ограничение того, существует ли в принципе тот свет, который мы могли бы увидеть, будь у нас в распоряжении любая технология.

Когда мы смотрим на окраины наблюдаемой Вселенной, мы смотрим в прошлое. Если свету потребовалось 13,7 миллиарда лет, чтобы дойти до нас, значит, мы видим Вселенную такой, какой она была 13,7 миллиарда лет назад, а не такой, какая она сейчас.

В целом Вселенная, возможно, бесконечна. Заявить это просто, но эту концепцию очень сложно представить, если подумать. Одним из решений этой проблемы можно назвать предложение не заморачиваться этим. Если вы задаёте себе вопросы типа «как она может расширяться, если она бесконечна», вы неправильно представляете себе бесконечность. Бесконечность – это концепция, а не число.

Однако Вселенной не обязательно быть бесконечной. Согласно ОТО, существуют и другие возможности. Я разделю их на две категории, но поговорим мы подробно только об одной из них.

Как квантовые пары сшивают пространство-время

Первая часть

Брайан Свингл изучал физику в аспирантуре Массачусетского технологического института, когда он решил сходить на парочку занятий по теории струн, чтобы усовершенствовать своё образование – как он сам вспоминает, по принципу «почему бы и нет» – хотя изначально он не обращал внимания на концепции, с которыми он познакомился на этом курсе. Но погружаясь глубже, он начал замечать неожиданные связи с его собственной работой, в которой он использовал т.н. тензорные сети для предсказания свойств экзотических материалов и подход к физике чёрных дыр и квантовой гравитации, взятый из теории струн. «Я понял, что происходит нечто удивительное»,- говорит он.

Тензоры периодически неожиданно возникают в разных областях физики – это математические объекты, которые могут представлять множество чисел сразу. К примеру, вектор скорости – это простейший тензор: он включает как скорость, так и направление. Более сложные тензоры, связанные в сети, можно использовать для упрощения подсчетов для сложных систем, составленных из множества взаимодействующих частей – включая замысловатые взаимодействия огромного количества субатомных частиц, составляющих материю.

В истории Земли было как минимум пять массовых вымираний флоры и фауны. Самая крупная катастрофа случилась примерно 250 миллионов лет назад. Тогда по какой-то причине погибли 95% всех существ на планете. Среди версий о причинах вымираний есть несколько связанных с реальными угрозами из космоса. И это не какие-нибудь фантазии про инопланетян или злых богов. Так что же может прийти из глубин межзвездного пространства и вызвать глобальную катастрофу? И как нам предсказать такую угрозу? Главная проблема человечества здесь в том, что люди не воспринимают космические угрозы всерьез. А зря. Удар из космоса — вопрос времени. Смотрите видео наших друзей из Sci-One, а текстовую версию читайте под катом.

Волею судеб, ко мне в руки попали данные о заработных платах, премиях и сверхурочных множества госслужащих одного крупного портового города, от мэра до сторожа бассейна. Не теряя ни минуты, я бросился вгрызаться в цифры. Нет ничего любопытнее, чем смотреть на чужие зарплаты, особенно, когда можно оправдать себя тем, что занимаешься Data Science!

Как только прошли первые приступы зависти, я осознал, что в датасете присутствует информация не только по крупным руководителям, но и по рядовым сотрудникам от самого низкого уровня. Получается, что по этим данным можно воочию наблюдать основные закономерности в распределении доходов в реальном мире. Пользуясь случаем, я приглашаю всех диванных экономистов в увлекательное турне в мир роскошных окладов и скупой статистики!

Сегодня мы поговорим про средние и медианные зарплаты, индекс социального неравенства Джини, отношения между богатыми и бедными (индекс Rich/Poor), непреодолимый разрыв доходов (эффект Матфея) и карьерный рост.

В январе 2015 года Дэвид Брукман, на тот момент кандидат в доктора политологических наук, студент Калифорнийского университета в Беркли, обнаружил что-то странное в исследовании, которое он и его однокурсник Джошуа Калла пытались повторить. Согласно данным эксперимента, полученным аспирантом UCLA Майклом Лакором и опубликованным в Science в декабре прошлого года, геи-агитаторы, работавшие во время предвыборной компании напрямую с жителями различных районов Калифорнии, уже после непродолжительного рассказала о равных правах различных типов брака, в ходе которого они раскрывали собственную сексуальную ориентацию, завоевывали расположение избирателей по данному вопросу.

Букман и Калла выяснили, что исследование проходило с некоторыми «нарушениями». Во-первых, полученная информация не вызвала особого интереса у публики, как это обычно бывает с экспериментами. Более того, Букману и Калла не удалось даже отчасти достичь результатов, описанных Лакором. Обратившись в компанию, при поддержке которой Лакор проводил свое исследование, они узнали, что подобного рода анализ не проводился. Казалось, эксперимента и вовсе не было.

В мае Брукман, Калла и их знакомый ученый Петр Аранов озвучили свои подозрения о несостоятельности доклада в 27 страниц. Девять дней спустя в Science появилась статья с опровержением, слегка озадачившая научные круги и заставившая краснеть тех публичных фигур, которые любят щеголять данными о новых открытиях, не утруждая себя критическими рассуждениями.

Не исключением был и радиоведущий Ира Гласс. Он упомянул об исследовании в одном из выпусков популярной программы «Эта американская жизнь». В посте, появившемся чуть позже на странице блога передачи Гласс пояснил «Мы готовили сюжет с учетом серьезных научных данных… которые подтверждали, что агитаторы действительно оказывали влияние… Наш сюжет был основан на информации, которая на тот момент была актуальной. Очевидно, факты изменились».

А точнее эти факты просто таковыми никогда не были.

Проломленные черепа, поломанные кости со следами метательных снарядов, поражённые стрелами шеи, сломанные рёбра, колени, руки, невинные жертвы, в том числе беременная женщина, которой связали руки прежде чем нанести смертельный удар.

Такие зверства напоминают худшие примеры современных войн. Но это описание столкновения племён африканских охотников-собирателей около 10 000 лет назад.



Археологи нашли в историческом районе Натарук на берегу озера Туркана в Кении следы одного из первых массовых убийств в истории Земли. Это значит, что люди ходили воевать племя на племя даже в глубокой древности, ещё до появления цивилизации. Находка археологов — самый древний научно подтверждённый случай группового конфликта среди человеческих племён, предшественник того, что мы понимаем под словом «война».

Если говорить об «электромагнетизме Максвелла», то народ в целом делится на две группы: первые считают, что знают на эту тему если не всё, то вполне достаточно. Потому что ничего сложного там нет. Вторые не совсем знают эту тему и не хотят знать. Так как непонятные формулы и вообще.

Натыкаясь в разных местах на то, как объясняются некоторые моменты: с одной стороны убедительно, с другой сомнительно, с третьей неверно, с четвертой, в принципе и верно… думаю, стоит на всякий случай приглядеться им, а так как начать придется от оснований, то и «самые маленькие» могут поднянуться без боязни формул.

Прежде всего нас будет интересовать, как образуются и распространяются электромагнитные волны от «электрических» и «магнитных» полей, а посему сразу лакмусовая бумажка:


Если эта схема вам прекрасно знакома и не вызывает рефлекса кое-что пояснить и дополнить, чтобы не ввела других в заблуждение, то прошу под кат. Если она вам прекрасно знакома, и вы поняли, что там требуется допояснять, то гуляйте дальше) Пост не для вас.
Если схема не очень знакома или понятна, можете заглянуть.

Де́ньги — средство осуществления меновых отношений, всеобщий эквивалент. Энциклопедический словарь

Де́ньги — специфический товар максимальной ликвидности… Wikipedia

В наш век бурного расцвета цифровых технологий в борьбу за будущее мироустройство вступают совершенно новые формы денег. Какой будет она — «кровь» экономики будущего? Чтобы понимать перспективы, надо осознавать историю. Предлагаю для начала немного освежить основные факты.

Перевод отрывка из книги Джулиана Ассанжа «When Google Met WikiLeaks»: государственные перевороты, слежка, сговоры с правительством и другие будни корпорации добра.


Председатель совета директоров Google Эрик Шмидт делится шуткой с Хиллари Клинтон в ходе «непринужденной беседы» – специальной встречи с сотрудниками компании в главном офисе в Маунтин-Вью, Калифорния, 21 июля 2014 года

С запуска первого искусственного спутника Земли прошло почти шестьдесят лет. С того времени в космос неоднократно отправляли аппараты, животных и людей. Студия Pop Chart Lab составила инфографику, в которой упомянула возможно все зонды, отправленные в космос для исследования других планет и звёзд.

Сто лет назад, в ноябре 1915 года, Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности (ОТО)

Эйнштейн опубликовал в берлинском журнале Prussian Academy of Sciences всего четыре небольшие статьи: 1, 2, 3, 4. Последняя из них отправлена 25 ноября 1915 года. В статьях указан один автор, и работу часто принимают как труд одного гения. Но это совершенно не так.


Марсель Гроссманн (слева) и Мишель Бессо (справа) были университетскими друзьями Альберта Эйнштейна (в центре)

На самом деле физик получил неоценимую помощь от друзей и коллег, большинство из которых никогда не стали известными и были незаслуженно забыты, пишет журнал Nature со ссылками на несколько литературных источников, авторы которых изучали жизнь Эйнштейна и историю создания ОТО.

Мы, коллектив Quantuz, (пытаемся вступить в сообщество GT) предлагаем наш перевод раздела сайта particleadventure.org, посвященного бозону Хиггса. В данном тексте мы исключили неинформативные картинки (полный вариант см. в оригинале). Материал будет интересен всем интересующимся последними достижениями прикладной физики.

Роль бозона Хиггса

Бозон Хиггса был последней частицей открытой в Стандартной Модели. Это критический компонент теории. Его открытие помогло подтвердить механизм того, как фундаментальные частицы приобретают массу. Эти фундаментальные частицы в Стандартной Модели являются кварками, лептонами и частицами-переносчиками силы.

После того, как у меня появился новый монитор на рабочем месте, я начал новую итерацию улучшения своего «безмышечного» (mouse-less, прим. пер.) опыта. Вы же знаете, что это значит, не так ли? Это значит, что каждый раз, когда вы беретесь за мышку, убирая руку с клавиатуры, вы тратите немного времени и энергии. Если вам нужно набирать много текста (а я много пишу кода), это становится существенным.

Так же существует следующий уровень «безмышечного» опыта, когда вы стараетесь избежать труднодоступных клавиш, например Delete, Backspace, Escape или даже Enter.

Если вы держите руки в стандартной позиции для 10-пальцевой слепой печати, более удобно нажать Ctrl-m вместо того, чтобы тянуться мизинцем к энтеру.

О Марсе снято довольно много фильмов, и в некоторых из них мы видим различные примеры возможных обитаемых структур для колонистов. Последний пример — это фильм «Марсианин». Строить на Марсе что-либо — нелегкая задача. Здесь практически нет кислорода, нет жидкой воды (по крайней мере, пока ее не обнаружили), очень холодно, плюс высокий радиационный фон.

Тем не менее, в планах NASA — отправка экспедиции на Марс к 2030 году. Экспедиция должна вернуться на Землю, это не проект с отправкой колонистов в один конец. Тем не менее, если будущие марсонавты хотят вернуться на Землю, им нужно обезопасить себя от воздействия окружающей среды. Создать надежный проект жилья для марсонавтов — непростая задача. Вероятно, именно поэтому космическое агентство решило совместно с America Makes провести конкурс, цель которого — получение оригинального проекта такого жилья.

Будущее всегда представляется нам неразрывно связанным с настоящим. Как генералы готовятся к прошлой войне, так и мы в своих мечтах наделяем будущее чертами известных нам сегодня технологий. Но пройдут десятилетия, наши внуки и правнуки, возможно, будут умиляться и хихикать над наивностью наших представлений о будущем. Конечно, ведь они-то будут в нем жить и знать, как все повернулось. Будущее всегда наступает как-то незаметно, прямо-таки буднично, без пафоса. Вот уже и Марти Макфлай вчера прилетел, и левитирующий над землёй скейт придумали, и голограммы на сцене поют. Глядишь, скоро и машины полетят.

Сегодня мы со снисходительной улыбкой рассматриваем картинки, на которых изображено будущее — то, каким его представляли 50-60 лет назад. А от визуализированных фантазий 80-100-летней давности на глаза наворачиваются слезы умиления. Даже жалеешь, что будущее стало таким, каким стало, а не таким, каким его представляли в начале XX века. Уж очень колоритно и масштабно футуристы тех времен живописали скорые достижения человечества.

В середине прошлого века мечты техногиков стали уже куда ближе к реальности сегодняшнего дня. Некоторые технологии и гаджеты действительно появились в нашей жизни, а какие-то могут скоро появиться. Что-то пробовали сделать, но по ряду причин не получилось, а какие-то фантазии вообще никогда не будут реализованы. Но все равно очень интересно рассматривать иллюстрации тех времен, особенно 1950-1970-х годов — периода расцвета техноутопизма. Одним из самых плодовитых футуристов-художников в то время был Артур Радебо (Arthur Radebaugh). На рубеже 1950-1960-х годов он создал немало иллюстраций, вдохновлявших людей на мечты о светлом будущем.

Итак, как же в те годы представлялось не слишком отдаленное будущее? Под катом много картинок!

Интернет — это глобальное объединение компьютерных сетей. Преследуя различные цели, можно попробовать нарисовать форму некоторых структур этой сложной системы, но полученное трудно назвать наглядным.

Облака мы видим каждый день, серверы хотя бы на картинках, линии связи тоже знакомы многим. Если нужна иллюстрация для этих понятий, то иконка найдётся. А вот с Интернетом в сознании не ассоциируется никакой ясный образ, который можно было бы потрогать руками. Поэтому особенный интерес представляет то, как Интернет изображают на диаграммах и схемах.

В мире есть одна форма иконки облака. Это две пары окружностей диаметром по 1 и 1,6, расположенных в золотой пропорции. Если компания предоставляет какие-либо услуги в области облачных вычислений, то иконка почти всегда имеет эту форму, меняется лишь цвет и текстура. Как заметил Ноа Вельтман, Интернет в патентах изображают по-разному. Ниже собраны примеры.

Москва вайфайная

Многие знают, что ваши мобильные устройства распространяют информацию об их предыдущих соединениях. Большинство не имеет об этом представления.

Пробы WiFi

Чтобы соединиться с уже известными сетями, которые не сообщают о своём присутствии, все ваши мобильные устройства отправляют пробные пакеты, чтобы найти известные им сети. Эти пакеты можно перехватить, когда телефон включается, или когда он отсоединяется от сети. Для этого используются обычные инструменты — airodump / tcpdump. Пример:

# airodump-ng -w wifi-dump wlan0
# tcpdump -n -l -e -r wifi-dump.cap |
    grep 'Probe Request ([^)]'

Вывод содержит время, MAC-адрес устройства и имя сети. Пример:

16:32:26.628209 BSSID:ff:ff:ff:ff:ff:ff DA:ff:ff:ff:ff:ff:ff SA:50:ea:d6:aa:bb:cc
    Probe Request (SUBWAY) [1.0 2.0 5.5 11.0 Mbit]

То бишь, устройство 50:ea:d6:aa:bb:cc проверяло, есть ли сеть SUBWAY в пределах доступности.

Ну и что тут плохого?

Ну испускают они эти пакеты с именами сетей. Подумаешь.

Сейчас о путешествиях во времени пишут не только фантасты. После размышлений античных философов, формул общей теории относительности, моделей червоточин продолжают появляться новые теории, и даже проекты. Многие из них, правда, требуют для своей работы черные дыры, бесконечно длинные цилиндры, материю с отрицательной массой и прочие артефакты. Приближает ли все это нас к созданию машины времени? Об этом трудно говорить предметно, не понимая сути вопроса – что такое время. За несколько веков это понимание увеличилось, на самом деле, незначительно. Быть может с приходом программирования ситуация изменится? Ведь именно там нас ожидают многие ответы.

Несколько лет назад я делал сайт о рыбалке и публиковал на нём карту окресностей города, отмечая интересные места. Я так увлёкся картами, что и сегодня занимаюсь дизайном геосервисов, а на досуге экспериментирую с картографическими визуализациями. Недавно я визуализировал статистику работы московского велопроката, а ранее опубликовал высотную модель города в виде разноцветной сетки улиц.

Это здорово, когда большие массивы данных об окружающем нас мире становятся визуальными, осязаемыми. Привлекает меня в этом не множество разноцветных линий или точек на тёмном фоне, а возможность наглядно показать и рассказать окружающим интересную историю, сделать эти данные полезными для людей. Мне хочется, чтобы увлечённых этой темой людей становилось больше — делиться знаниями друг с другом, обсуждать идеи.


Дома в центре Москвы разного цвета в зависимости от площади здания.
Данные: © Участники OpenStreetMap

О дизайне в картографии я уже рассказывали ещё буду рассказывать, ведь об этом можно рассказать много интересного. В этой истории, речь пойдёт не про традиционные карты.

Я задумал собрать что знаю про картографические визуализации и рассказать об этом. В итоге, у меня получился онлайн-курс «Визуализация геоданных»  —  серия мини-лекций об общих принципах и инструментах для работы с геоданными. К каждой части я собрал ссылки на дополнительные материалы и примеры рабочих файлов, чтобы можно было погрузиться в детали и попробовать что-то сделать самостоятельно. Этот пост собран из материалов курса.