Основано на https://www.newsru.co.il/science_hitech/13aug2025/rogue_waves.html
и
https://tsn.ua/ru/nauka_it/uchenye-raskryli-taynu-ispolinskih-voln-ubiyts-otkuda-oni-berutsya-2890274.html
Волны-убийцы — гигантские одиночные волны, внезапно возникающие в открытом океане, — десятилетиями будоражили воображение моряков и учёных. Эти монстры, достигающие высоты 20 метров и более, часто вдвое превышают окружающие волны и исчезают менее чем за минуту. Ранее считавшиеся мифом, они теперь подтверждены наблюдениями по всему миру. Их мощь угрожает судам и морским платформам. Но как они возникают? Учёные из Хайфского Техниона совместно с международной командой раскрыли эту загадку, проанализировав 18 лет данных с нефтяной платформы Экофиск в Северном море. Их исследование показывает, что волны-убийцы — не случайные аномалии, а результат естественных процессов, подчиняющихся законам физики.
Исследователи изучили около 27 500 получасовых записей морских состояний, собранных с 2003 по 2020 год на платформе Экофиск в центральной части Северного моря. Эти данные, фиксируемые каждые 30 минут с помощью высокоточных лазеров, показывают, как поверхность моря отклоняется от среднего уровня. Среди них — крупные штормы, такие как событие с волной Андреа в 2007 году. Этот массив данных стал самым масштабным для изучения волн-убийц, позволив учёным заглянуть в их природу.
Обычно волны формируются под действием ветра, дующего над поверхностью моря, подобно ряби на кофе от вашего дыхания. Но волны-убийцы — это нечто большее. Учёные обнаружили, что они возникают благодаря конструктивной интерференции — процессу, при котором несколько волн накладываются друг на друга, усиливая эффект. Представьте, что волны — это ноты, сыгранные одновременно: если они звучат в унисон, звук становится громче. Так и здесь: когда гребни множества волн совпадают в одной точке пространства и времени, они складываются, создавая гигантскую волну.
Ниже есть продолжение.
Этот процесс усиливается асимметрией морских волн: их гребни круче и острее, чем впадины. Когда множество волн выстраиваются так, что их гребни совпадают, возникает волна-убийца, возвышающаяся над окружающим морем. Это как момент, когда оркестр достигает кульминации — мощной, но краткой.
Но для такого совпадения нужны редкие условия. Волны в океане приходят с разных направлений, имеют разную высоту, длину и скорость. Чтобы возникла волна-убийца, множество волн должны двигаться почти синхронно, выстроив свои гребни в одну линию в нужный момент. Учёные сравнивают это с броском триллиона игральных кубиков, где почти все должны показать одно число. В океане, где «кубиков» «триллион», такие совпадения редки, но возможны.
Волны-убийцы подчиняются квази-детерминированному шаблону, описанному океанографом Паоло Боккотти. Это значит, что их появление не полностью случайно, а следует узнаваемому сценарию с элементами случайности. Каждая такая волна несёт «отпечаток» — группу волн, движущихся вместе. Эти группы можно сравнить с караваном: волны в группе поднимаются, достигают пика и угасают, создавая мощный всплеск через конструктивную интерференцию. Отслеживание таких групп — ключ к пониманию, как рождается волна-убийца.
Представьте, что вы смотрите на море как на огромный танцпол, где волны — это танцоры. Обычно они движутся хаотично, каждый в своём ритме. Но иногда несколько танцоров случайно синхронизируются, создавая мощное движение, которое выделяется на общем фоне. Так группа волн формирует гигантскую волну, которая быстро исчезает, как танец, завершившийся кульминацией. Анализируя данные с Экофиска, учёные научились распознавать эти «танцевальные группы», выявляя, как и почему они складываются в волну-убийцу.
Пример: 24 ноября 2023 года шторм в Северном море породил волну высотой 17 метров. Камера на платформе Экофиск запечатлела её, а анализ с использованием искусственного интеллекта показал, что волна возникла из наложения множества меньших волн, чьи гребни идеально совпали. Это событие подтвердило теорию квази-детерминизма: волна-убийца — не случайность, а результат синхронизации.
В идеальном мире волны-убийцы могли бы достигать бесконечной высоты, если бы все волны совпадали идеально. Но в реальном океане их рост ограничен. Когда волна становится слишком высокой и накапливает слишком много энергии, её гребень не выдерживает и обрушивается, превращаясь в пену — так называемый «белый гребень». Это природный механизм, который не даёт волнам расти неограниченно.
Понимание природы волн-убийц — не просто научное любопытство. Эти знания помогают инженерам проектировать более безопасные корабли и морские платформы, способные выдерживать такие экстремальные события. Кроме того, они позволяют лучше прогнозировать риски, делая судоходство безопаснее. Например, зная, как волны синхронизируются, можно улучшить системы раннего предупреждения о штормах.
Волны-убийцы перестали быть морской легендой. Благодаря 18-летнему исследованию учёные доказали, что эти гиганты рождаются из обычных волн, которые в редкий момент синхронизируются, создавая мощный всплеск. Это открытие, сделанное с участием израильских учёных, не только раскрывает тайну океана, но и прокладывает путь к более безопасному мореплаванию.
Tuesday, August 19, 2025
Путешествия во времени стали на шаг ближе: новое исследование из Австралии
Основано на https://tsn.ua/ru/nauka_it/puteshestviya-vo-vremeni-stali-na-shag-blizhe-novoe-issledovanie-s-avstralii-2889137.html
Оригинальная статья https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6382/aba4bc
Можно ли изменить прошлое, не разрушив собственное будущее? Представьте машину времени: вы возвращаетесь на несколько лет назад, пытаетесь предотвратить крупное событие — скажем, устранить Гитлера в младенчестве или остановить “нулевого пациента” COVID-19. Наивная научная фантастика обещает катастрофу: любое вмешательство порождает “парадокс деда” — ситуацию, когда путешественник во времени, устранив предка (например, своего деда), тем самым лишает себя возможности вообще родиться и совершить это путешествие. Такой логический узел подрывает саму ткань причинности. Однако новейшие математические модели показывают: вселенная — куда изощрённее, чем принято думать.
Исследование Жермена Тобара и Фабио Косты открывает возможность существования замкнутых временных кривых (CTC), при которых путешествия во времени не провоцируют логических катастроф. Причём эти выводы опираются не только на квантовые абстракции: учёные применяют формализм, обобщающий как классические вероятностные, так и квантовые процессы. Такой подход позволяет шире рассматривать возможные сценарии устройства времени и причинности.
Ниже есть продолжение.
Замкнутые временные кривые: глобальная геометрия времени
CTC — это теоретическая модель, которую физики изучают в рамках общей теории относительности. Учёные предполагают, что при очень необычных условиях, например, вблизи чёрных дыр или в гипотетических «кротовых норах», пространство-время может допускать такие петли, по которым частицы или даже наблюдатели могут вернуться в собственное прошлое, замыкая свою мировую линию в кольцо. На практике существование CTC пока не подтверждено.
Математически CTC проявляются не как локальный феномен, а как структура, охватывающая сразу всю эволюцию событий. Даже если “локально” мы сталкиваемся с привычной причинностью, глобально вся совокупность процессов должна согласовываться так, чтобы не возникало противоречий — Вселенная корректирует связи между событиями таким образом, чтобы парадоксов не возникло ни в одной точке временной петли.
Локальная свобода и глобальная согласованность
Исследование Тобара и Косты моделирует пространство-время как совокупность “регионов”, или “пузырей”: в пределах одного региона находится агент (наблюдатель, экспериментатор и т.д.), который получает определённое состояние системы (то, что “пришло” из его прошлого), совершает с ним действие — и передаёт преобразованное состояние дальше по линии времени. И хотя эти внутренние процессы могут быть сколь угодно свободными, вмешательство любого агента не приводит к парадоксу, поскольку глобальная структура событий подстраивается так, чтобы вся история оставалась непротиворечивой.
Важно: CTC — это не отдельный “туннель” или ограниченная зона, а глобальное свойство всей Вселенной с такой геометрией. Местные “пузыри” — это модель для описания ограниченных областей пространства-времени, где агент свободно действует без прямого эффекта CTC. Как только агент вступает во взаимодействие, оказывающее влияние на петлю или получающееся через неё, его свобода ограничивается необходимостью совместимости с глобальной причинной структурой.
В отличие от привычной классической механики, где состояния изменяются непрерывно и строго по закону, здесь используют более общий “процессный” подход, который допускает как непрерывную, так и дискретную эволюцию — это позволяет рассматривать и классические вероятностные, и квантовые сценарии.
Причинность, “скрэмблинг” информации и кинематографические аналогии
Математический формализм описывает глобальную эволюцию событий с помощью так называемых процессных матриц : они определяют, каким образом состояния в разных регионах связаны друг с другом — учитывая все возможные передачи информации, в том числе по замкнутым петлям. При этом формализм строго требует, чтобы никакая пара агентов (регионов) не могла вступать во взаимное влияние, нарушающее направленность причинности: даже если есть замкнутая кривая, каждый регион влияет на последующий, но не наоборот.
Возникает явление, напоминающее “перемешивание” информации — так называемый “скрэмблинг”: локально состояние кажется усложнённым, но при обратной динамике вся информация восстанавливается. Это не означает потерю или разрушение (в отличие от сценариев информационного парадокса в чёрных дырах), ведь глобально динамика обратима. “Скрэмблинг” здесь — лишь временное усложнение структуры состояния, устраняемое при строгой самосогласованности эволюции всей системы.
Эта логика хорошо иллюстрируется сравнением с двумя популярными кинофраншизами. Если в культовой трилогии «Назад в будущее» или в историях о «бабочке», взмах которой может вызвать ураган, даже незначительное вмешательство приводит к лавине непредсказуемых последствий, вплоть до полного “стирания” героев из собственной реальности, то согласно этой модели, мир работает иначе. Вместо хрупкой «кинолинейки времени», которую так легко разрушить, вселенная оказывается предельно устойчивой к локальным изменениям.
Это ближе к идее, показанной в «Мстителях: Финал», где герои, отправляясь в прошлое за Камнями Бесконечности, могут влиять на детали, но критические события и структура временной линии в итоге “схлопываются” к согласованному результату. Да, мелкие детали могут колебаться, но никакой фатальной лавины парадоксов не возникает, а причинность в финальном счёте восстанавливается — и все возвращается на свои места, как требует логика глобальной эволюции.
Итоги: путешествия во времени без парадоксов
Показательно, что модели с CTC допускают устойчивость глобальной причинности даже при свободе локальных действий. Даже если путешественник пытается изменить “ключевое” событие, физические законы всегда находят путь для восстановления непротиворечивой истории: результаты могут быть иными на деталях, но прерывания причинной цепи не происходит.
Таким образом, если CTC реализуемы в нашей Вселенной (теоретически или вблизи экзотических объектов), путешествия во времени становятся математически куда менее парадоксальными, чем считалось еще недавно. Математика не запрещает подобной возможности — а это значит, двери к сложным сценариям причинности открыты.
Оригинальная статья https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6382/aba4bc
Можно ли изменить прошлое, не разрушив собственное будущее? Представьте машину времени: вы возвращаетесь на несколько лет назад, пытаетесь предотвратить крупное событие — скажем, устранить Гитлера в младенчестве или остановить “нулевого пациента” COVID-19. Наивная научная фантастика обещает катастрофу: любое вмешательство порождает “парадокс деда” — ситуацию, когда путешественник во времени, устранив предка (например, своего деда), тем самым лишает себя возможности вообще родиться и совершить это путешествие. Такой логический узел подрывает саму ткань причинности. Однако новейшие математические модели показывают: вселенная — куда изощрённее, чем принято думать.
Исследование Жермена Тобара и Фабио Косты открывает возможность существования замкнутых временных кривых (CTC), при которых путешествия во времени не провоцируют логических катастроф. Причём эти выводы опираются не только на квантовые абстракции: учёные применяют формализм, обобщающий как классические вероятностные, так и квантовые процессы. Такой подход позволяет шире рассматривать возможные сценарии устройства времени и причинности.
Ниже есть продолжение.
Замкнутые временные кривые: глобальная геометрия времени
CTC — это теоретическая модель, которую физики изучают в рамках общей теории относительности. Учёные предполагают, что при очень необычных условиях, например, вблизи чёрных дыр или в гипотетических «кротовых норах», пространство-время может допускать такие петли, по которым частицы или даже наблюдатели могут вернуться в собственное прошлое, замыкая свою мировую линию в кольцо. На практике существование CTC пока не подтверждено.
Математически CTC проявляются не как локальный феномен, а как структура, охватывающая сразу всю эволюцию событий. Даже если “локально” мы сталкиваемся с привычной причинностью, глобально вся совокупность процессов должна согласовываться так, чтобы не возникало противоречий — Вселенная корректирует связи между событиями таким образом, чтобы парадоксов не возникло ни в одной точке временной петли.
Локальная свобода и глобальная согласованность
Исследование Тобара и Косты моделирует пространство-время как совокупность “регионов”, или “пузырей”: в пределах одного региона находится агент (наблюдатель, экспериментатор и т.д.), который получает определённое состояние системы (то, что “пришло” из его прошлого), совершает с ним действие — и передаёт преобразованное состояние дальше по линии времени. И хотя эти внутренние процессы могут быть сколь угодно свободными, вмешательство любого агента не приводит к парадоксу, поскольку глобальная структура событий подстраивается так, чтобы вся история оставалась непротиворечивой.
Важно: CTC — это не отдельный “туннель” или ограниченная зона, а глобальное свойство всей Вселенной с такой геометрией. Местные “пузыри” — это модель для описания ограниченных областей пространства-времени, где агент свободно действует без прямого эффекта CTC. Как только агент вступает во взаимодействие, оказывающее влияние на петлю или получающееся через неё, его свобода ограничивается необходимостью совместимости с глобальной причинной структурой.
В отличие от привычной классической механики, где состояния изменяются непрерывно и строго по закону, здесь используют более общий “процессный” подход, который допускает как непрерывную, так и дискретную эволюцию — это позволяет рассматривать и классические вероятностные, и квантовые сценарии.
Причинность, “скрэмблинг” информации и кинематографические аналогии
Математический формализм описывает глобальную эволюцию событий с помощью так называемых процессных матриц : они определяют, каким образом состояния в разных регионах связаны друг с другом — учитывая все возможные передачи информации, в том числе по замкнутым петлям. При этом формализм строго требует, чтобы никакая пара агентов (регионов) не могла вступать во взаимное влияние, нарушающее направленность причинности: даже если есть замкнутая кривая, каждый регион влияет на последующий, но не наоборот.
Возникает явление, напоминающее “перемешивание” информации — так называемый “скрэмблинг”: локально состояние кажется усложнённым, но при обратной динамике вся информация восстанавливается. Это не означает потерю или разрушение (в отличие от сценариев информационного парадокса в чёрных дырах), ведь глобально динамика обратима. “Скрэмблинг” здесь — лишь временное усложнение структуры состояния, устраняемое при строгой самосогласованности эволюции всей системы.
Эта логика хорошо иллюстрируется сравнением с двумя популярными кинофраншизами. Если в культовой трилогии «Назад в будущее» или в историях о «бабочке», взмах которой может вызвать ураган, даже незначительное вмешательство приводит к лавине непредсказуемых последствий, вплоть до полного “стирания” героев из собственной реальности, то согласно этой модели, мир работает иначе. Вместо хрупкой «кинолинейки времени», которую так легко разрушить, вселенная оказывается предельно устойчивой к локальным изменениям.
Это ближе к идее, показанной в «Мстителях: Финал», где герои, отправляясь в прошлое за Камнями Бесконечности, могут влиять на детали, но критические события и структура временной линии в итоге “схлопываются” к согласованному результату. Да, мелкие детали могут колебаться, но никакой фатальной лавины парадоксов не возникает, а причинность в финальном счёте восстанавливается — и все возвращается на свои места, как требует логика глобальной эволюции.
Итоги: путешествия во времени без парадоксов
Показательно, что модели с CTC допускают устойчивость глобальной причинности даже при свободе локальных действий. Даже если путешественник пытается изменить “ключевое” событие, физические законы всегда находят путь для восстановления непротиворечивой истории: результаты могут быть иными на деталях, но прерывания причинной цепи не происходит.
Таким образом, если CTC реализуемы в нашей Вселенной (теоретически или вблизи экзотических объектов), путешествия во времени становятся математически куда менее парадоксальными, чем считалось еще недавно. Математика не запрещает подобной возможности — а это значит, двери к сложным сценариям причинности открыты.
Subscribe to:
Posts (Atom)