Дэвид Сноук

Дэвид В. Сноук — заслуженный профессор ^[1] физики в Университете Питтсбурга и содиректор Питтсбургского квантового института . В 2006 году он был избран членом Американского физического общества «за его новаторскую работу по экспериментальному и теоретическому пониманию динамических оптических процессов в полупроводниковых системах». ^[2] В 2004 году он написал спорную статью совместно с выдающимся сторонником разумного замысла Майклом Бихи . В 2007 году его исследовательская группа первой сообщила о конденсации Бозе-Эйнштейна поляритонов в ловушке. ^[3] Дэвид Сноук и физик-теоретик Джонатан Килинг недавно опубликовали статью, в которой объявили о новой эре для конденсатов поляритонов, заявив, что поляритоны, возможно, являются «... лучшей надеждой на использование странных эффектов квантовой конденсации и сверхтекучести в повседневных приложениях». ^[4]

Академическая карьера

Сноук получил степень бакалавра по физике в Корнеллском университете и степень доктора по физике в Иллинойсском университете в Урбана-Шампейн . Он работал в The Aerospace Corporation и был приглашенным ученым и научным сотрудником в Институте Макса Планка . ^[5]

Его экспериментальные и теоретические исследования были сосредоточены на фундаментальных квантово-механических процессах в полупроводниковой оптике, т. е. фазовых переходах электронов и дырок. Два основных направления — конденсация Бозе-Эйнштейна экситонов ^{[6] [7] [8] [9] [10]} и поляритоны . ^{[11] [3]} Он также имел небольшие усилия в числовой биологии и публиковал работы по теме взаимодействия науки и теологии.

Конденсация Бозе-Эйнштейна поляритонов

Рисунок 1: Распределение энергии поляритонов в равновесии при различных плотностях. Сплошные линии соответствуют равновесному распределению Бозе-Эйнштейна. Два набора данных при самых высоких плотностях не соответствуют распределению Бозе-Эйнштейна, поскольку они содержат конденсат, который сильно изменен в своем распределении импульса из-за взаимодействия частиц. Из ^[12]

В 2007 году исследовательская группа Сноука в Университете Питтсбурга использовала напряжение для захвата поляритонов в ограниченных областях ^[3] , подобно тому, как атомы удерживаются в ловушках для экспериментов по конденсации Бозе-Эйнштейна . Наблюдение конденсации поляритонов в ловушке было значительным, поскольку поляритоны были смещены из пятна возбуждения лазера, так что эффект нельзя было приписать простому нелинейному эффекту лазерного света. Более поздние вехи от Сноука и его коллег включают демонстрацию четкого различия между конденсацией поляритонов и стандартной лазерной генерацией ^[13] , демонстрацию квантованной циркуляции конденсата поляритонов в кольце ^[14] и первую четкую демонстрацию конденсации Бозе-Эйнштейна поляритонов в равновесии ^[12] (см. Рисунок 1) в сотрудничестве с группой Кейта Нельсона в Массачусетском технологическом институте. До этого результата конденсаты поляритонов всегда наблюдались вне равновесия. ^{[15] [16]} Общее обсуждение конденсации Бозе-Эйнштейна поляритонов см. на этой странице .

Неравновесная динамика

Основные вопросы о том, как системы из состояния равновесия приближаются к равновесию («уравновешивание» или «термализация»), включают давние глубокие вопросы физики, иногда называемые термодинамической « стрелой времени », с дебатами, восходящими к Больцману . В 1989 году Сноук был одним из первых, кто выполнил моделирование уравновешивания конденсата Бозе-Эйнштейна, используя численное решение квантового уравнения Больцмана . ^[17] В 1994 году Сноук показал согласие экспериментальных измерений распределения частиц с временным разрешением с решением квантового уравнения Больцмана. ^[18] В 2012 году он и теоретик Стив Гирвин опубликовали основополагающую статью ^[19] об обосновании Второго закона термодинамики на основе анализа квантового уравнения Больцмана, которая повлияла на философию Второго закона. ^[20] Другие работы Сноука включали неравновесную динамику электронной плазмы ^[21] и переход Мотта из экситонного газа в электронно-дырочную плазму. ^[22]

Числовая биология

В 2004 году Сноук был соавтором статьи с Майклом Бихи , старшим научным сотрудником Центра науки и культуры Института открытий , в научном журнале Protein Science ^[23] , которая получила широкую критику. Вклад Сноука в статью состоял в приложении, в котором численные результаты были проверены аналитическими расчетами, показавшими соответствующий степенной закон, а именно, что для нового признака, требующего множественных нейтральных мутаций, время фиксации имеет сублинейную зависимость от размера популяции.

Бихи заявил, что результаты статьи подтверждают его идею неснижаемой сложности, основанную на расчете вероятности мутаций, необходимых для успеха эволюции. Однако опубликованная версия не рассматривала эту концепцию напрямую; по словам Бихи, все ссылки на неснижаемую сложность были удалены до публикации статьи по просьбе рецензентов. ^[24] Майкл Линч написал ответ, ^[25] на который Бихи и Сноук ответили. ^[26] Protein Science обсудил статьи в редакционной статье. ^[27] Protein Science получил письма, которые «содержали много пунктов несогласия со статьей Бихи и Сноука», включая пункты, которые: ^[27]

• Значительные вариации в скорости фиксации мутаций происходят как между линиями, так и между участками белка в ходе эволюции. Это центральная концепция современной популяционной генетики [цитаты удалены]
• Известно, что изменения в одном месте вызывают изменения в мутации и скорости принятия в других местах белка, обычно называемые «компенсаторными» изменениями [цитаты удалены]
• Рекомбинация значительно ускоряет скорость объединения независимых мутаций в нескольких местах и ​​прививания новых доменов с дополнительными функциями и местами взаимодействия с белками для создания новых способов действия или регуляции [цитаты удалены]
• Отбор действует непрерывно, и кумулятивные эффекты, а не единичное сильно адаптивное изменение, являются основой эволюции в дарвиновской модели. Таким образом, следует предположить, что промежуточные состояния также отбираются.

Предположения статьи подверглись резкой критике, а выводы, сделанные на основе ее математической модели, подверглись как критике, так и опровержению:

• В эссе статья критиковалась за «чрезмерное упрощение процесса, что привело к сомнительным выводам», что «их предположения смещают их результаты в сторону более пессимистичных чисел», включая одно предположение, которое «вероятно ложно при любых обстоятельствах», другое, которое «вероятно ложно как общее правило», и предполагающее «слишком высокий» уровень замен, который разрушил бы функцию белка. В нем делается вывод «иронично, несмотря на эти ошибочные предположения, Бихе и Сноук показывают, что вероятность эволюции небольших многоостаточных признаков чрезвычайно высока, учитывая типы организмов, к которым применима модель Бихе и Сноука». ^[28]
• Более поздние исследования показывают, что модель Бихи и Сноука, и даже ответ Линча, могли быть «существенно недооценкой» «скорости получения адаптивной комбинации мутаций» ^{[29] .}
• Биохимический анализ вопроса поддержал ортодоксальную эволюционную точку зрения и отверг подход Бихи и Сноука как «необоснованную модель, которая предполагает «скачки в воздухе», такие как эволюция совершенно новых видов деятельности посредством множественных и одновременных изменений аминокислот» ^{[30] .}

7 мая 2005 года Бихи описал статью, представляя аргументы в пользу неснижаемой сложности в своих показаниях на слушаниях по эволюции в Канзасе . ^[31] На судебном процессе по делу Кицмиллер против школьного округа Довера, который состоялся позднее в том же году, это была единственная статья, на которую ссылались и Бихи, и Скотт Минних в качестве поддержки разумного замысла. В своем постановлении судья Джонс отметил, что «Обзор статьи показывает, что в ней не упоминается ни неснижаемая сложность, ни ID. Фактически, профессор Бихи признал, что исследование, которое легло в основу статьи, не исключает многие известные эволюционные механизмы и что исследование на самом деле может подтвердить эволюционные пути, если использовать биологически реалистичный размер популяции». ^[32]

В 2014 году Дэвид Сноук вместе с соавторами Джеффри Коксом и Дональдом Петчером опубликовал численное исследование эволюции новых структур в журнале Complexity. ^[33] Модель претендовала на решение фундаментальной проблемы компромисса между стоимостью разрешения новых структур, которые еще не функционируют, и выгодой от возможной новой функции.

Наука и теология

Его книга «Библейский случай в пользу старой Земли» (Baker Books, 2006) была описана в обзоре профессора права Дэвида В. Опдербека в «Перспективах науки и христианской веры» Американского научного объединения как «успешно преуспевшая» в «установлении того, что точка зрения «дня-века» является допустимой альтернативой для христиан, придерживающихся библейской непогрешимости», но как «менее убедительная» в «аргументации в пользу конкордистского понимания текстов Книги Бытия и современной науки». [34 ^] Сноук был избран членом Американского научного объединения в 2006 году . ^[5] В 2014 году он опубликовал обзорную статью для Института открытий , ^[35] утверждая, что преобладающая парадигма современной системной биологии благоприятствует перспективе разумного замысла, а именно, что системные биологи обычно предполагают парадигму «хорошего замысла».

Библиография

• Физика твердого тела: основные концепции , опубликовано Addison-Wesley (2008). ISBN  978-0-8053-8664-6 ; 2-е издание, 2020 ISBN 978-1-1071-9198-3 
• Библейский довод в пользу старой Земли , опубликовано Baker Books (2006). ISBN 0-8010-6619-0 
• «Естественная философия: физика и западная мысль» , распространяется Access Research Network (2003).
• в качестве редактора с Алланом Гриффином и Сандро Стрингари : Бозе-Эйнштейновская конденсация , опубликовано Cambridge University Press (1996). ISBN 978-0-521-58990-1 ; ISBN 0-521-58990-8 ^[36]  
• с С.А. Москаленко  [ru] : Бозе-эйнштейновская конденсация экситонов и биэкситонов: и когерентная нелинейная оптика с экситонами , опубликовано Cambridge University Press (1999). ISBN 978-0521580991 ; ISBN 0521580994 ^[37]  
• в качестве редактора совместно с Ником П. Проукакисом и Питером Б. Литтлвудом : Универсальные темы конденсации Бозе-Эйнштейна , опубликовано Cambridge University Press (2017). ISBN 978-1107085695 ; ISBN 1107085691  

Ссылки

1. "Выдающиеся преподаватели | Офис проректора | Университет Питтсбурга". www.provost.pitt.edu . Получено 25.08.2024 .
2. Архив (1995-настоящее время), Американское физическое общество
3. R. Balili; V. Hartwell; DW Snoke; L. Pfeiffer; K. West (2007). "Бозе-эйнштейновская конденсация микрополостных поляритонов в ловушке". Science . 316 (5827): 1007–10. Bibcode :2007Sci...316.1007B. doi :10.1126/science.1140990. PMID  17510360. S2CID  2682022.
4. Дэвид Сноук; Джонатан Килинг (2017). «Новая эра поляритонных конденсатов». Physics Today . 70 (10): 54. Bibcode : 2017PhT....70j..54S. doi : 10.1063/PT.3.3729. S2CID  125773659.
5. "Информационные бюллетени ASA, ноябрь/декабрь 2006 г." (PDF) . {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
6. DW Snoke; WW Ruehle; Y.-C. Lu; E. Bauser (1992). «Нетермическое распределение электронов на пикосекундной шкале времени в GaAs». Physical Review Letters . 68 (7): 990–993. Bibcode : 1992PhRvL..68..990S. doi : 10.1103/PhysRevLett.68.990. PMID  10046050.
7. DW Snoke (1992). "Зависимость рассеяния электронов от плотности при низкой плотности". Physical Review B. 50 ( 16): 11583–11591. Bibcode : 1994PhRvB..5011583S. doi : 10.1103/PhysRevB.50.11583. PMID  9975291.
8. DW Snoke; D. Braun; M. Cardona (1991). "Термализация носителей заряда в Cu2O: испускание фононов экситонами". Physical Review B. 44 ( 7): 2991–3000. Bibcode : 1991PhRvB..44.2991S. doi : 10.1103/PhysRevB.44.2991. PMID  9999890.
9. DW Snoke; JD Crawford (1995). «Гистерезис в переходе Мотта между плазмой и изолирующим газом». Physical Review E. 52 ( 6): 5796–5799. arXiv : cond-mat/9507116 . Bibcode : 1995PhRvE..52.5796S. doi : 10.1103/PhysRevE.52.5796. PMID  9964092. S2CID  5995968.
10. DW Snoke (2008). "Гистерезис в переходе Мотта между плазмой и изолирующим газом". Solid State Communications . 146 (1): 73. arXiv : 0709.1415 . Bibcode : 2008SSCom.146...73S. doi : 10.1016/j.ssc.2008.01.012. S2CID  17313346.
11. Z. Voros; D. Snoke; L. Pfeiffer; K. West (2006). «Захват экситонов в двумерном плоскостном гармоническом потенциале: экспериментальные доказательства равновесия непрямых экситонов». Physical Review Letters . 97 (1): 016803. Bibcode :2006PhRvL..97a6803V. doi :10.1103/PhysRevLett.97.016803. PMID  16907396.
12. Y. Sun; et al. (2017). "Бозе-эйнштейновская конденсация долгоживущих поляритонов в тепловом равновесии". Physical Review Letters . 118 (1): 016602. arXiv : 1601.02581 . Bibcode :2017PhRvL.118a6602S. doi :10.1103/PhysRevLett.118.016602. PMID  28106443. S2CID  5668343.
13. B. Nelsen; R. Balili; DW Snoke; L. Pfeiffer; K. West (2009). «Лазерная генерация и конденсация поляритонов: два различных перехода в микрорезонаторах GaAs с ловушками напряжений». Журнал прикладной физики . 105 (12): 122414–122414–5. Bibcode : 2009JAP...105l2414N. doi : 10.1063/1.3140822 .
14. GQ Liu; DW Snoke; A. Daley; L. Pfeiffer; K. West (2015). «Новый тип полуквантовой циркуляции в макроскопическом поляритонном спинорном кольцевом конденсате». Proc. Natl. Acad. Sci . 112 (9): 2676–81. arXiv : 1402.4339 . Bibcode :2015PNAS..112.2676L. doi : 10.1073/pnas.1424549112 . PMC 4352789 . PMID  25730875. 
15. См., например; T. Byrnes; Na Young Kim; Y. Yamamoto (2014). "Экситон=-поляритонные конденсаты". Nature Physics . 10 (11): 803. arXiv : 1411.6822 . Bibcode :2014NatPh..10..803B. doi :10.1038/nphys3143. S2CID  118545281.
16. См. также; D. Sanvitto; S. Kéna-Cohen (2016). «Дорога к поляритонным устройствам». Nature Materials . 15 (10): 1061–73. Bibcode :2016NatMa..15.1061S. doi :10.1038/nmat4668. PMID  27429208.
17. DW Snoke; JP Wolfe (1989). «Динамика популяции бозе-газа вблизи насыщения». Physical Review B. 39 ( 7): 4030–4037. Bibcode : 1989PhRvB..39.4030S. doi : 10.1103/PhysRevB.39.4030. PMID  9948737.
18. DW Snoke; D. Braun; M. Cardona (1991). "Термализация носителей в Cu_2O: испускание фононов экситонами". Physical Review B. 44 ( 7): 2991–3000. Bibcode :1991PhRvB..44.2991S. doi :10.1103/PhysRevB.44.2991. PMID  9999890.
19. DW Snoke; GQ Liu; SM Girvin (2012). «Основы второго закона термодинамики в квантовой теории поля». Annals of Physics . 327 (7): 1825. arXiv : 1112.3009 . Bibcode : 2012AnPhy.327.1825S. doi : 10.1016/j.aop.2011.12.016. S2CID  118666925.
20. Браун, Харви Р. (2017). «Раздел 8: Раз и навсегда: любопытная роль вероятности в гипотезе прошлого».
21. DW Snoke (1992). "Зависимость рассеяния электронов от плотности при низкой плотности". Physical Review B. 50 ( 16): 11583–11591. Bibcode : 1994PhRvB..5011583S. doi : 10.1103/PhysRevB.50.11583. PMID  9975291.
22. DW Snoke (2008). «Предсказание порога ионизации для носителей в возбужденных полупроводниках». Solid State Communications . 146 (1–2): 73–77. arXiv : 0709.1415 . Bibcode : 2008SSCom.146...73S. doi : 10.1016/j.ssc.2008.01.012. S2CID  17313346.
23. Майкл Бихи и Дэвид В. Сноук (2004). «Моделирование эволюции путем дупликации генов белковых признаков, требующих множественных аминокислотных остатков». Protein Science . 13 (10): 2651–2664. doi :10.1110/ps.04802904. PMC 2286568 . PMID  15340163. 
24. Майкл Дж. Бихи, День 10, утренние показания в деле Кицмиллер против школьного округа Довер, стенограмма судебного заседания, страница 46 [1] Архивировано 20 августа 2008 г. в Wayback Machine
25. Майкл Линч (2005). «Простые эволюционные пути к сложным белкам». Protein Science . 14 (9): 2217–2225. doi :10.1110/ps.041171805. PMC 2253472. PMID  16131652 . 
26. Майкл Бихи; Дэвид В. Сноук (2005). «Ответ Майклу Линчу». Protein Science . 14 (9): 2226–2227. doi :10.1110/ps.051674105. PMC 2253464 . 
27. Mark Hermodson (2005). «Редакционные и аналитические статьи». Protein Science . 14 (9): 2215–2216. doi :10.1110/ps.051654305. PMC 2253483 . 
28. Теория есть то, что делает теория. Архивировано 21 октября 2007 г. на Wayback Machine , Ян Ф. Масгрейв, Стив Рейланд и Рид А. Картрайт, Talk Reason
29. Масел, Джоанна (март 2006 г.). «Скрытые генетические вариации обогащаются для потенциальных адаптаций». Генетика . 172 (3): 1985–1991. doi :10.1534/genetics.105.051649. PMC 1456269. PMID  16387877 . 
30. Африат, Ливнат; Синтия Рудвельдт; Джузеппе Манко; Дэн С. Тауфик (21 ноября 2006 г.). «Скрытая промискуитетность недавно идентифицированных микробных лактоназ связана с недавно разошедшейся фосфотриэстеразой» (PDF) . Биохимия . 45 (46): 13677–86. doi :10.1021/bi061268r. PMID  17105187.
31. "Слушания по вопросу эволюции в Канзасе: Майкл Бихи и Джон Калверт" . Получено 10.03.2008 .
32. Кицмиллер против школьного округа Довера , 400 F. Supp. 2d 707, 745 (MDPa 20 декабря 2005 г.), дело № 04cv2688, постановление, страница 88
33. Дэвид В. Сноук; Джеффри Кокс; Дональд Плетчер (2014). «Субоптимальность и сложность в эволюции». Сложность . 21 (1): 322–327. Bibcode : 2015Cmplx..21a.322S. doi : 10.1002/cplx.21566.
34. Опдербек, Дэвид В. (2007). «Обзор «Библейского довода в пользу старой Земли». Перспективы науки и христианской веры . Американская научная принадлежность .
35. DW Snoke (2014). «Системная биология как исследовательская программа для интеллектуального проектирования». BIO-Complexity . 2014 (3). doi :10.5048/BIO-C.2014.3. S2CID  54870446.
36. Грейтак, Томас (октябрь 1995 г.). «Обзор конденсации Бозе–Эйнштейна» , под редакцией Аллана Гриффина, Дэвида В. Сноука и Сандро Стрингари». Physics Today . 48 (10): 63. doi :10.1063/1.2808208.
37. Бернетт, Кит (май 2001 г.). «Обзор Бозе-Эйнштейновской конденсации экситонов и биэкситонов: и когерентной нелинейной оптики с экситонами Святослава А. Москаленко и Дэвида В. Сноука». 54 (5): 60. doi : 10.1063/1.1381109 . {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )

Внешние ссылки

• Snoke Lab – Официальный сайт
• «Физический семинар | Дэвид Сноук». YouTube . NYUspms. 15 сентября 2020 г.
• «Сверхтекучие жидкости света (Дэвид Сноук, Питтсбург)». YouTube . Центр FLEET. 23 ноября 2021 г.