Прогноз геомагнитной и солнечной активности на основе макроскопических нелокальных корреляций

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Серия длительных экспериментов по изучению макроскопических нелокальных корреляций между случайными диссипативными гелиогеофизическими процессами и пробными процессами в детекторах выявила важные свойства макроскопической запутанности, предсказанные абсорбционной электродинамикой. Эти корреляции имеют запаздывающую и опережающую компоненты. Опережающей корреляции отвечает обратно-временная причинность (в силу случайности процессов это не приводит к общеизвестным парадоксам). Доминирующими глобальными процессами-источниками, вызывающими отклик детекторов, оказались солнечная, а также геомагнитная активность. Опережающие корреляции дают возможность прогноза случайных компонентов этих процессов. Продемонстрирована практическая реализуемость таких прогнозов с заблаговременностью несколько месяцев и с точностью, достаточной для всех практических целей.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. М. Коротаев

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: korotaev@gemrc.ru

Центр геоэлектромагнитных исследований

Россия, Москва, Троицк

В. О. Сердюк

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: korotaev@gemrc.ru

Центр геоэлектромагнитных исследований

Россия, Москва, Троицк

Е. О. Киктенко

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: korotaev@gemrc.ru

Центр геоэлектромагнитных исследований

Россия, Москва, Троицк

И. В. Попова

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН

Email: korotaev@gemrc.ru

Центр геоэлектромагнитных исследований

Россия, Москва, Троицк

Н. М. Буднев

Иркутский государственный университет

Email: korotaev@gemrc.ru
Россия, Иркутск

Ю. В. Горохов

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН

Email: korotaev@gemrc.ru
Россия, Москва, Троицк

Список литературы

  1. Коротаев С.М., Буднев Н.М., Сердюк В.О., Зурбанов В.Л., Миргазов Р.Р., Шнеер В.С., Мачинин В.А., Киктенко Е.О., Бузин В.Б., Панфилов А.И. Новые результаты мониторинга вертикальной компоненты электрического поля в озере Байкал на базе поверхность−дно // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 55. № 3. С. 406−418. 2015. https://doi.org/10.7868/S001679401502011X
  2. Коротаев С.М., Буднев Н.М., Сердюк В.О., Киктенко Е.О., Орехова Д.А. Новые результаты Байкальского эксперимента по прогностическому эффекту макроскопических нелокальных корреляций // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. № 4. С. 56−72. 2019. https://doi.org/10.18698/1812-3368-2019-4-56-72
  3. Коротаев С.М., Морозов А.Н. Нелокальность диссипативных процессов – причинность и время. М.: Физматлит, 216 с. 2018.
  4. Коротаев С.М., Сердюк В.О., Горохов Ю.В. Прогноз геомагнитной и солнечной активности на основе нелокальных корреляций // ДАН. Т. 415. № 6. С. 814−817. 2007.
  5. Коротаев С.М., Сердюк В.О., Попова И.В., Горохов Ю.В., Киктенко Е.О., Орехова Д.А. Эксперимент по долгосрочному прогнозированию геомагнитной активности на основе нелокальных корреляций // Геомагнетизм и аэрономия. Т. 64. № 1. С. 141−148. 2024. https://doi.org/10.31857/S0016794024010144
  6. Amico L., Fazio R., Osterloch A., Vedral V. Entanglement in many-body systems // Rev. Mod. Phys. V. 80. № 2. P. 517−576. 2008. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.80.517
  7. Calsamiglia J., Hartmann L., Dür W., Briegel H.-J. Spin gases: quantum entanglement driven by classical kinematics // Phys. Rev. Lett. V. 95. № 18. ID 180502. 2005. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.180502
  8. Cramer J.G. Generalized absorber theory and Einstein-Podolsky-Rosen paradox // Phys. Rev. D. V. 22. № 2. P. 362–376. 1980. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.22.362
  9. Cramer J.G. The transactional interpretation of quantum mechanics // Rev. Mod. Phys. V. 58. № 3. P. 647−687. 1986. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.58.647
  10. Elitzur A.S., Dolev S. Is there more to T? / The Nature of Time: Geometry, Physics and Perception. Eds. R. Buccery, M. Saniga, W.M. Stuckey. Dordrecht: Springer. P. 297−306. 2003. https://doi.org/10.1007/978-94-010-0155-7_31
  11. Home D., Majumdar A.S. Incompatibility between quantum mechanics and classical realism in the strong macroscopic limit // Phys. Rev. A. V. 52. № 6. P. 4959−4962. 1995. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.52.4959
  12. Hoyle F., Narlikar J.V. Cosmology and action-at-a-distance electrodynamics // Rev. Mod. Phys. V. 67. № 1. P. 113–155. 1995. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.67.113
  13. Korotaev S.M. Causality and Reversibility in Irreversible Time. Irvine, CA: Scientific Research Publishing, 130 p. 2011.
  14. Korotaev S., Budnev N., Serdyuk V., Kiktenko E., Gorohov J., Zurbanov V. Macroscopic entanglement and time reversal causality by data of the Baikal experiment // J. Phys. Conf. Ser. V. 1051. ID 012019. 2018a. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1051/1/012019
  15. Korotaev S., Budnev N., Serdyuk V., Kiktenko E., Orekhova D., Gorohov J. Macroscopic nonlocal correlations in reverse time by data of the Baikal Experiment // J. Phys. Conf. Ser. V. 1557. ID 012026. 2020. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1557/1/012026
  16. Korotaev S., Budnev N., Serdyuk V., Kiktenko E., Orekhova D., Gorohov J. Macroscopic nonlocal correlations by new data of the Baikal Experiment // J. Phys. Conf. Ser. V. 2197. ID 012019. 2022. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2197/1/012019
  17. Korotaev S.M., Gorohov J.V., Serdyuk V.O., Novysh A.V. Response of macroscopic nonlocal correlation detector to a phase transition // J. Phys. Conf. Ser. V. 1348. ID 012041. 2019. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1348/1/012041
  18. Korotaev S.M., Morozov A.N., Serdyuk V.O., Nalivayko V.I., Novysh A.V., Gaidash S.P., Gorohov J.V., Pulinets S.A., Kanonidi Kh.D. Manifestation of macroscopic nonlocality in the processes of solar and geomagnetic activity // Vestnik of BMSTU. Special Issue. P. 173−185. 2005.
  19. Korotaev S.M., Serdyuk V.O., Budnev N.M. Advanced response of the Baikal macroscopic nonlocal correlation detector to the heliogeophysical processes / Unified Field Mechanics II. Eds. R.L. Amoroso, L.H. Kauffman, P. Rowlands, G. Albertini. London: World Scientific. P. 375–380. 2018b. https://doi.org/10.1142/9789813232044_0035
  20. Kordas G., Wimberger S., Witthaut D. Dissipation induced macroscopic entanglement in an open optical lattice // Europhys. Lett. V. 100. № 3. ID 30007. 2012. https://doi.org/10.1209/0295-5075/100/30007
  21. Laforest M., Baugh J., Laflamme R. Time-reversal formalism applied to bipartite entanglement: theoretical and experimental exploration // Phys. Rev. A. V. 73. № 3. ID 032323. 2006. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.73.032323
  22. Lean J.L., Brueckner G.E. Intermediate-term solar periodicities: 100–500 days // Astrophys. J. V. 337. P. 568−578. 1989. https://doi.org/10.1086/167124
  23. Lee S.-S.B., Park J., Sim H.-S. Macroscopic quantum entanglement of a Kondo Cloud at finite temperature // Phys. Rev. Lett. V. 114. № 5. ID 057203. 2015. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.057203
  24. Lloyd S., Maccone L., Garcia-Patron R., Giovannetti V., Shikano Y., Pirandola S., Rozema L.A., Darabi A., Soudagar Y., Shalm L.K., Steinberg A.M. Closed timelike curves via postselection: theory and experimental demonstration // Phys. Rev. Lett. V. 106. № 4. ID 040403. 2011. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.106.040403
  25. Ma X.-S., Zotter S., Kofler J., Ursin R., Jennewien T., Brukner Č., Zeilinger A. Experimental delayed-choice entanglement swapping // Nat. Phys. V. 8. P. 479−485. 2012. https://doi.org/10.1038/nphys2294
  26. Maldacena J., Susskind L. Cool horizons for entangled black holes // Progress of Physics. V. 61. № 9. P. 781−811. 2013. https://doi.org/10.1002/prop.201300020
  27. Megidish E., Halevy A., Shacham T., Dvir T., Dovrat L., Eisenberg H.S. Entanglement swapping between photons that have never coexisted // Phys. Rev. Lett. V. 110. № 21. ID 210403. 2013. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.210403
  28. Reid M.D., He Q.Y., Drummond P.D. Entanglement and nonlocality in multi-particle systems // Frontiers of Physics. V. 7. № 1. P. 72−85. 2012. https://doi.org/10.1007/s11467-011-0233-9

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема устройства детектора. C – корпус (толщина стенок 20 мм), D – дьюар, V – сосуд с электролитом, E – электроды (внутреннее устройство не показано), T – термодатчик. Материалы: штриховка – капролон, двойная штриховка – эбонит, точки – воздух, незаштрихованный промежуток – вакуум.

Скачать (184KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Байкальская глубоководная установка. 1 – якорь; 2 – кабель-трос; 3 – блок электроники; 4 – буйреп; 5 –притопленный буй; I, II – верхний электродный детектор; III, IV – нижний электродный детектор.

Скачать (170KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Функции независимости и причинности сигнала детектора U и потока солнечного радиоизлучения R. τ<0 соответствуют запаздыванию U относительно R, τ>0 – опережению.

Скачать (113KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Корреляционная функция сигнала детектора U и потока солнечного радиоизлучения R, τ<0 соответствуют запаздыванию U относительно R, τ>0 – опережению.

Скачать (59KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Корреляционная функция сигнала детектора U и геомагнитной активности Dst, τ<0 соответствуют запаздыванию U относительно Dst, τ>0 – опережению.

Скачать (60KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Прогноз солнечной активности с фиксированной заблаговременностью 35 сут (тонкая линия) в сравнении с фактической кривой (жирная линия). Начало отсчета времени 20 марта 1995 г. Среднеквадратичная погрешность прогноза 0.88·10-22 Вт м-2 Гц-1.

Скачать (107KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Прогноз геомагнитной активности с фиксированной заблаговременностью 35 сут (тонкая линия) в сравнении с фактической кривой (жирная линия). Начало отсчета времени 19 сентября 1995 г. Среднеквадратичная погрешность прогноза 1.7 нТл.

Скачать (95KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Прогноз солнечной активности с фиксированной заблаговременностью 123 сут (тонкая линия) в сравнении с фактической кривой (жирная линия). Начало отсчета времени 20 февраля 2003 г. Среднеквадратичная погрешность прогноза 2.9·10-22 Вт м-2 Гц-1.

Скачать (99KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Прогноз геомагнитной активности с заблаговременностью 123 сут (тонкая линия) в сравнении с фактической кривой (жирная линия). Начало отсчета времени (в сутках) 20 февраля 2003 г. Среднеквадратичная погрешность прогноза 2.0 нТл.

Скачать (100KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Сигнал детектора Ut качественно прогнозирует вариацию солнечной активности R (относительно среднего уровня) с заблаговременностью 180 сут. Начало отсчета времени 4 ноября 2016 г.

Скачать (169KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Сигнал детектора Ub качественно прогнозирует вариацию геомагнитной активности Dst (относительно среднего уровня) с заблаговременностью 238 сут.

Скачать (135KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Прогноз Dst методом текущей регрессии с фиксированной заблаговременностью 329 сут (тонкая линия) в сопоставлении с фактической кривой (жирная линия). Среднеквадратичная погрешность прогноза 0.99 нТл.

Скачать (99KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Прогноз Dst методом текущей импульсной переходной характеристики с фиксированной заблаговременностью 329 сут (тонкая линия) в сопоставлении с фактической кривой (жирная линия). Среднеквадратичная погрешность прогноза 0.40 нТл.

Скачать (90KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Прогноз Dst методом текущей нейросети с фиксированной заблаговременностью 329 сут (тонкая линия) в сопоставлении с фактической кривой (жирная линия). Среднеквадратичная погрешность прогноза 0.29 нТл.

Скачать (92KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025