RE: Negentropie - 24

Time-reversal of an unknown quantum state
https://phys.org/news/2020-08-time-rever...ntum-state.html

Zeitkristalle bei der Interaktion „ertappt“
Physiker beobachteten erstmals eine Wechselwirkung zweier Zeitkristalle
Exoten im Duo: Forscher haben erstmals beobachtet, wie zwei Zeitkristalle miteinander wechselwirken – Materiezustände, die nicht nur räumlich, sondern auch zeitlich regelmäßige Muster zeigen. Im Experiment gingen Zeitkristalle aus extrem heruntergekühltem Helium-3 eine Kopplung ein, die dem sogenannten Josephson-Effekt entspricht. Diese physikalische Wechselwirkung von quantenphysikalischen Wellenfunktionen tritt auch in Supraleitern auf.
https://www.scinexx.de/news/technik/zeit...er-interaktion/

Passt irgendwie hier her...

Was der Stromzähler über Geburtenraten verrät
Wer mehr Energie verbraucht, lebt länger und bekommt weniger Kinder
Würde eine deutsche Frau ihre tägliche Energiedosis als Nahrung zu sich nehmen, sie würde so viel wiegen wie zwei Elefanten und mit 70 noch Kinder bekommen. Zumindest wenn sie den biologischen Regeln folgt. Denn je mehr Energie ein Lebewesen verbraucht, desto größer ist es, desto länger lebt es und desto später vermehrt es sich. Aber trifft das auch auf den Menschen zu? Schließlich stillt er seinen Energiehunger mittlerweile vor allem an der Steckdose.

Zitat

---

Ungefähr 2500 Kalorien benötigt der Mensch am Tag. Tatsächlich aber verbraucht er in Industrienationen im Schnitt 32 000 Kalorien, in reichen Ländern wie Deutschland 110 000, in den USA sogar 220 000 Kalorien. Weil er nur den geringsten Teil davon „isst“, hat das zwar kaum Auswirkungen auf sein Gewicht. Es beeinflusst aber seine demografischen Merkmale wie Lebensdauer oder Geburtenrate, hat Oskar Burger vom Rostocker Max-Planck-Institut für demografische Forschung in einer aktuellen Studie herausgefunden. Und der enorme Energieverbrauch könnte sogar eine Erklärung für die niedrigen Geburtenraten in hoch entwickelten Ländern liefern, schreibt das Team um Burger weiter.

Für fast alle Lebewesen gilt, dass der Energieverbrauch von der Körpergröße abhängt und beides zusammen die demografischen Merkmalen beeinflusst: So verbraucht etwa eine Giraffe, die 13-mal so viel wiegt wie ein Mensch, über 6000 Kalorien am Tag, bekommt 0,6 Junge pro Jahr und wird maximal 36 Jahre alt. Eine kleine Stachelmaus hingegen benötigt für ihre 45 Gramm Körpergewicht lediglich 18 Kalorien pro Tag. Sie lebt höchstens fünf Jahre, bringt dafür aber mehr als acht Nachkommen pro Jahr zur Welt. Diese scheinbar willkürlichen Werte stehen in einer „allometrischen“ Beziehung: Die Giraffe ist 18 000-mal schwerer als die Maus – die Lebenserwartung und die Geburtenrate lassen sich aus diesem Massenunterschied ableiten, aber sie verändern sich in sehr viel kleineren Schritten. Und das gilt nicht nur für Maus und Giraffe, sondern für fast alle Säugetiere von klein bis groß (s. Abb. 1b und 1c).

Der Mensch ist dabei die Ausnahme, welche die Regel bestätigt: Würde ein Deutscher all die Energie, die er täglich verbraucht, in Form von Nahrung zu sich nehmen, müsste er 6435 Kilogramm wiegen (s. Abb 1a). Die menschliche Fähigkeit, auch externe Energie zu nutzen, hat diesen biologisch fundamentalen Zusammenhang zwischen Energieverbrauch und Körpergewicht zwar beseitigt. Doch andere demografische Merkmale reagieren durchaus auf die externe Energiezufuhr, wie Burger in seiner Studie überraschend eindeutig zeigen konnte.

Denn ein Primat, der gut 110 000 Kalorien pro Tag als Nahrung zu sich nehmen würde, müsste nicht nur so viel wiegen wie zwei Elefanten, er würde auch eine maximale Lebenserwartung von 112 Jahren erreichen und im Alter von 27 den ersten Nachwuchs bekommen.

Diese Werte stimmen mit denen eines Durchschnittsdeutschen überraschend genau überein. Auch ein Vergleich zwischen Ländern mit unterschiedlich hohem Energieniveau zeigt: Je mehr Watt verbraucht werden, desto höher ist die Lebenserwartung (s. Abb 1b), desto später werden die ersten Kinder geboren, und desto niedriger sind die Geburtenraten (s. Abb. 1c) sowie die Sterblichkeit von Kindern unter fünf Jahren.

---

https://www.mpg.de/5879807/energieverbrauch_geburtenraten


Industrial energy use and the human life history
Abstract:

Zitat

---

The demographic rates of most organisms are supported by the consumption of food energy, which is used to produce new biomass and fuel physiological processes. Unlike other species, modern humans use ‘extra-metabolic’ energy sources acquired independent of physiology, which also influence demographics. We ask whether the amount of extra-metabolic energy added to the energy budget affects demographic and life history traits in a predictable way. Currently it is not known how human demographics respond to energy use and we characterize this response using an allometric approach. All of the human life history traits we examine are significant functions of per capita energy use across industrialized populations. We find a continuum of traits from those that respond strongly to the amount of extra-metabolic energy used, to those that respond with shallow slopes. We also show that the differences in plasticity across traits can drive the net reproductive rate to below-replacement levels.

---

https://www.nature.com/articles/srep00056

Da musste ich an die (vor allem hier oft erwähnten) Biophotonen denken...

Ein Förderband für gespeichertes Licht
Kontrollierter Transport von in Atomwolken gespeichertem Licht gelungen
Mobiler Lichtspeicher: Physikern ist es gelungen, Licht vorübergehend in einer kalten Atomwolke zu speichern und dieses gespeicherte Licht dann wie auf einem Förderband zu transportieren. Nach diesem Transport konnte das Licht mit hoher Effizienz wiedergewonnnen und ausgelesen werden. Dies eröffne neue Möglichkeiten für Quantencomputer und den Transport von Quanteninformationen, so die Wissenschaftler.

Zitat

---

Ob in der Glasfaserleitung, für optische Chips oder für die Quantenkommunikation: Licht spielt als Medium für die Übertragung und Verarbeitung von Daten eine immer größere Rolle. Doch dafür muss es eine Möglichkeit geben, die Lichtinformationen zu speichern und bei Bedarf abzurufen. Eine solche Lichtspeicherung lässt sich über spezielle Kristalle erreichen, die das Licht stark abbremsen oder sogar stoppen.

Eine andere Methode ist die Speicherung in ultrakalten Atomwolken. Der Lichteinfall führt zu einer kollektiven Anregung der Atome, durch den diese vorübergehend sogenannte Dark-State-Polaritonen (DSP) bilden – Quasiteilchen der Licht-Materie-Kopplung. Bringt man die Atome dann wieder in den Ausgangszustand zurück, geben sie Photonen ab und damit auch die ursprünglich hineingegebene Lichtinformation. Doch bisher waren diese lichtspeichernden Atomwolken weitgehend stationär.

„Licht in einen Koffer gesperrt“
Jetzt ist es einem Team um Patrick Windpassinger von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz gelungen, diese Lichtspeicher zu bewegen. Wie auf einer Art optischem Förderband transportieren sie die ultrakalten Atome samt des in ihnen gespeicherten Lichts kontrolliert über eine Entfernung hinweg, die größer ist als der Durchmesser der Atomwolke. Noch ist diese Strecke mit gerade einmal 1,2 Millimetern zwar sehr kurz, doch das Prinzip sei ausbaubar, so die Forscher.

„Wir haben Licht gespeichert, wenn Sie so wollen, in einen Koffer eingesperrt – nur dass der Koffer aus einer Wolke aus kalten Atomen besteht“, erklärt Windpassinger. „Diesen Koffer haben wir ein Stückchen weit transportiert und dann das Licht wieder rausgeholt.“ Wie das Team im Experiment feststellte, hat dieser Transportprozess nur minimale Effekte auf die Kohärenz des gespeicherten Lichts und die Effizienz des Speicherns.

Atomwolke, Laserfalle und eine photonische Hohlfaser
Konkret funktioniert das Licht-Förderband so: Als Speichermedium dienen ultrakalte Rubidium-87-Atome, die in einer optischen Falle aus gekreuzten Laserstrahlen gefangen gehalten werden. Durch gezielte Manipulation dieser „Fallenlaser“ bugsieren die Forscher die Atomwolke in eine dünne photonische Hohlfaser aus Kristall. Dann senden sie über einen Laserpuls die Lichtinformation in diese Wolke, die gespeichert werden soll. Die Rubidiumatome absorbieren die Lichtenergie und ändern ihren Quantenzustand zu einer kollektiven Anregung.

Nun folgt der entscheidende Schritt: Die Physiker manipulieren die Laser des optischen Gitters, indem sie nacheinander Frequenzunterschiede zwischen ihnen erzeugen. Dadurch wirken diese Laserstrahlen wie ein optisches Förderband, das die Atomwolke durch die Hohlfaser transportiert. „Wir haben Transportzeiten von bis zu drei Mikrosekunden genutzt, was einer Transportstrecke von 0,49 bis 1,46 Millimetern entspricht“, berichten die Wissenschaftler.

In einem ergänzenden Experiment luden Windpassinger und sein Team die Atomwolke auf ein konstant mit 0,498 Metern pro Sekunde laufendes optisches Förderband. Währenddessen speicherten sie wiederholt Lichtpulse in der Wolke und lasen diese optischen Information wieder aus.

Robust und effizient trotz des Transports
Es zeigte sich: Trotz dieses Transports konnten die Forscher das in der Atomwolke gespeicherte Licht mit vergleichsweise hoher Effizienz wiedergewinnen. Das Auslesen war kaum weniger effizient als bei einer unbewegten, stationären Atomwolke. „Insgesamt beobachten wir eine hohe Robustheit in Bezug auf die Speichereffizienz und Lebensdauer“, berichten die Wissenschaftler. Das Förderband erlaube es, relativ viele Atome mit großer Genauigkeit zu transportieren und zu positionieren, ohne dass diese erhitzt werden oder für den Speicherprozess verloren gehen.

Noch ist die Transportstrecke dieser Lichtspeicher zwar auf wenige Millimeter begrenzt. Aber durch eine größere Zahl von Atomen, die Veränderung der Laserwellenlängen und eine dünnere Hohlfaser könnten Speicherdauer und Transportstrecke erhöht werden, sagen die Physiker. Anwendungen für solche mobilen Lichtspeicher sehen sie vor allem bei Quantencomputern oder Quantenrepeatern in optischen Leitungen.

Für die Zukunft wäre es denkbar, auf Basis dieses Prinzips neuartige Quantengeräte zu entwickeln, wie etwa einen „Rennbahn“-Speicher für Licht mit verschiedenen Lese- und Schreibabschnitten.

---

https://www.scinexx.de/news/technik/ein-...ichertes-licht/

Magnetsinn:
Quantensensor der Vögel erstmals direkt beobachtet
Korrelierte Elektronen im Vogelauge detektieren selbst schwache Magnetfelder. Dass das tatsächlich funktioniert, haben nun zwei Forscher an Zellkulturen gezeigt.

Zitat

---

Ein Magnetsensor aus zwei quantenmechanisch miteinander verknüpften Elektronen lässt Vögel das Erdmagnetfeld buchstäblich sehen. Nun haben Noboru Ikeya und Jonathan R. Woodward von der Universität Tokio diesen Nanokompass der Zelle, ein so genanntes Radikalpaar, zum ersten Mal live in Aktion beobachten können. Wie sie in »PNAS« berichten, entsteht das gleiche Radikalpaar auch bei einem als Autofluoreszenz bezeichneten Prozess in menschlichen Zellen – und dieser Vorgang macht den Magnetfeldeffekt durch das ausgesandte Licht direkt sichtbar. Befanden sich die Zellen dabei in einem schwachen Magnetfeld, leuchteten sie im Mittel um 3,7 Prozent schwächer – nach Ansicht der Autoren genug, um den Magnetsinn zu erklären.

Seit Jahrzehnten rätseln Fachleute, wie dieser Magnetsinn der Vögel und anderer Tiere funktioniert. Das Erdmagnetfeld ist für viele potenzielle biologische Magnetsensoren zu schwach. Auf der Basis theoretischer Überlegungen kristallisierte sich ein subtiler Quanteneffekt als wahrscheinlichste Möglichkeit heraus. Der findet an einem Flavin-Molekül statt, das an lichtempfindliche Proteine namens Cryprochrome gebunden ist. Diese Moleküle und das von ihnen absorbierte Licht, so viel ist bekannt, sind für das Funktionieren des Kompasses absolut notwendig.

Bei dem als Radikalpaar-Mechanismus bezeichneten Quanteneffekt hinter dem Magnetsinn der Vögel absorbiert das Molekül Flavin im Herzen des Cryptochroms blaues Licht und wird dadurch angeregt. Ein zweites Molekül überträgt anschließend dem Flavin ein einzelnes Elektron und bildet mit diesem das Radikalpaar: Jedes der beiden Moleküle trägt nun ein Elektron, das nicht Teil eines stabilen Elektronenpaares ist.

Die beiden einzelnen Elektronen sind aber trotzdem miteinander verknüpft, und zwar über ihre Elektronenspins – die Quantenversionen des magnetischen Moments. Die können einerseits parallel, andererseits entgegengesetzt zueinander ausgerichtet sein; diese beiden Varianten reagieren chemisch sehr unterschiedlich. Die beiden Spinzustände können sich jedoch ungehindert ineinander umwandeln, so dass die Reaktionen beider Zustände ablaufen.

Die Radikale im Herzen des Magnetsinnes
Der entscheidende Punkt: Das ändert sich, wenn ein schwaches Magnetfeld hinzukommt. Dann verschieben sich die Energielevel der Spinzustände, und ihre Reaktionen laufen in anderen Mengenverhältnissen ab. Im Vogelauge sind die veränderten Verhältnisse der Reaktionsprodukte mutmaßlich das Signal für die Zelle, dass sich etwas am Magnetfeld geändert hat.

---

Zitat

---

Doch aus Sicht der beiden Forscher spricht alles dafür, dass der Kern der Sache – das Radikalpaar des Flavins, das durch das Magnetfeld anders reagiert – der gleiche ist wie im Vogelauge. Das Experiment zeigt, dass schon ein schwaches Magnetfeld die erwartete messbare Wirkung auf dieses Quantensystem hat.

---

https://www.spektrum.de/news/quanteneffe...bachtet/1817066

Da erscheinen die Themen Elektronen, Biophotonen und Schallschwingungen im Körper in einem neuen Licht.

Wann Elektronen flüssig werden
Unter bestimmten Bedingungen bewegen sich Elektronen nicht mehr wie einzelne Teilchen, sondern strömen wie Wasser. Die entscheidenden Zutaten sind Quanten der Gitterschwingungen.

Zitat

---

Fachleute haben einen bisher nur theoretisch vorhergesagten Zustand nachgewiesen, in dem Elektronen durch einen Supraleiter fließen wie Wasser durch ein Rohr. Wie eine Arbeitsgruppe um Hung-Yu Yang vom Boston College in »Nature Communications« berichtet, entsteht die exotische Flüssigkeit, wenn Elektronen stark mit den Gitterschwingungen des Materials wechselwirken und von diesen ihre komplette an sie abgegebene Energie zurückerhalten. Unter diesen Bedingungen bilden sie zusammen mit den als Phononen bezeichneten Schwingungsquanten eine Flüssigkeit. Das bedeutet, die Elektronen bewegen sich nicht mehr als individuelle Teilchen, sondern in einem gemeinsamen Zustand, der von hydrodynamischen Gleichungen beschrieben wird.

---

https://www.spektrum.de/news/supraleitun...-werden/1936111

Möglicherweise erscheint das auch die Frage "Was ist Leben" in neuem Licht.
Aber wie gesagt es muss stabil sin >1000 Jahre.

Zeitumkehr im Quantenreich
Physiker ermitteln Parameter für die quantenmechanische Überlagerung des Zeitpfeils
Verwischte Zeit: Was in der klassischen Physik unmöglich ist, wird in der Welt der Quanten Wirklichkeit – die Umkehrung der Zeit. Durch das Phänomen der Überlagerung kann die Zeit in solchen Systemen sogar gleichzeitig vorwärts und rückwärts fließen. Wie sich dies messen lässt und welche physikalischen Konsequenzen dies hat, haben nun Physiker ermittelt. Dabei stellten sie fest, dass es Bedingungen gibt, unter denen es zu besonders komplexen Zeitfluktuationen kommt.
https://www.scinexx.de/news/technik/zeit...m-quantenreich/

Neuer Blick auf den Quantensprung
Quantenmikroskop zeigt Elektronenbewegung sowohl zeitlich wie räumlich hochaufgelöst
Ultraschnell und präzise zugleich: Forschern ist es erstmals gelungen, die Bewegung von Elektronen im Molekül gleichzeitig zeitlich und räumlich hochaufgelöst abzubilden – bisher war nur jeweils eines von beiden möglich. Die Aufnahmen zeigen, wie angeregte Elektronen innerhalb von Femtosekunden-Bruchteilen zwischen Orbitalen wechseln. Möglich wurde dies durch ein atomares Quantenmikroskop, das die Auflösung eines Rastertunnelmikroskops mit ultraschnellen Laserpulsen kombiniert.
https://www.scinexx.de/news/technik/neue...ektronensprung/

Ich hätte die reale Existenz oder auch nur die Möglichkeit von mehreren Zeitdimensionen nie für möglich gehalten.

Physiker öffnen zweite Zeitdimension in einem Quantencomputer
https://winfuture.de/news,130900.html

Durchbruch bei Quantencomputer
Forscher erzeugen zweite Zeitdimension
Das klingt nach Science-Fiction: Forscher haben eine neue Materie-Phase erzeugt, die zwei parallele Zeitdimensionen besitzt. Aber: Der Zustand währt nur kurz.
https://www.t-online.de/digital/internet...encomputer.html

Quantenphysik:
Materiezustand mit zweiter Zeitdimension macht Quantenrechner robuster
Forscher haben mit einem Quantenprozessor eine neue Materiephase erzeugt, die eine zusätzliche Zeitdimension besitzt. Womöglich werden Qubits damit weniger fehleranfällig.
https://www.spektrum.de/news/zusaetzlich...obuster/2044675

Ob es wohl auch in biologischen Systemen mehrere Zeitdimensionen geben kann?

Zitat von La_Croix im Beitrag #587

---

Ob es wohl auch in biologischen Systemen mehrere Zeitdimensionen geben kann?

---