Теория конструктора
Теория конструктора — это предложение нового способа объяснения фундаментальной физики на языке эргодической теории , разработанное физиками Дэвидом Дойчем и Кьярой Марлетто в Оксфордском университете с 2012 года. [1] [2] Теория конструктора выражает физические законы исключительно в терминах того, какие физические преобразования или задачи возможны, а какие невозможны и почему. Допуская такие противоречащие фактам утверждения в фундаментальную физику, это позволяет выражать новые физические законы, такие как конструкторская теория информации. [3] [4]
Обзор [ править ]
Фундаментальными элементами теории являются задачи: абстрактные спецификации преобразований как пар атрибутов ввода-вывода. Задача невыполнима , если существует закон физики, запрещающий ее выполнение со сколь угодно высокой точностью, и возможна в противном случае. Когда это возможно, конструктор для него можно построить, опять же с произвольной точностью и надежностью. Конструктор — это сущность, которая может вызвать выполнение задачи, сохраняя при этом возможность вызвать ее снова. Примеры конструкторов включают тепловую машину (термодинамический конструктор), катализатор (химический конструктор) или компьютерную программу, управляющую автоматизированным заводом (пример программируемого конструктора). [3] [4]
Теорию разработали физики Дэвид Дойч и Кьяра Марлетто . [4] [5] Он объединяет идеи из различных областей, включая термодинамику , статистическую механику , теорию информации и квантовые вычисления .
Квантовая механика и все другие физические теории считаются вспомогательными теориями, а квантовая информация становится частным случаем суперинформации . [4]
Кьяры Марлетто Конструкторская теория жизни основывается на теории конструкторов. [6] [7]
Мотивы [ править ]
По мнению Дойча, современные теории физики, основанные на квантовой механике , не могут адекватно объяснить, почему некоторые преобразования между состояниями бытия возможны, а некоторые нет. Например, капля красителя может раствориться в воде, но термодинамика показывает, что обратное преобразование, когда краситель снова слипается, практически невозможно. Мы не знаем на квантовом уровне, почему это должно быть так. [1] Теория конструкторов обеспечивает объяснительную основу, основанную на самих преобразованиях, а не на компонентах. [3] [4]
Информация обладает тем свойством, что данное утверждение могло бы говорить что-то другое, и одна из этих альтернатив не была бы верной. Неправдивая альтернатива называется « контрфактической ». Традиционные физические теории не моделируют подобные противоречия. Однако связь между информацией и такими физическими идеями, как энтропия в термодинамической системе, настолько сильна, что их иногда отождествляют. , площадь черной дыры является горизонта событий мерой как энтропии дыры, так и информации, которую она содержит Например, согласно границе Бекенштейна . Теория конструкторов — это попытка преодолеть этот разрыв, предоставляя физическую модель, которая может выражать контрфактические явления, что позволяет рассматривать законы информации и вычислений как законы физики. [3] [4]
Схема [ править ]
В теории конструкторов преобразование или изменение описывается как задача . Конструктор — это физический объект , способный многократно выполнять заданную задачу. Задача возможна только в том случае, если существует конструктор, способный ее выполнить, иначе она невозможна. Для работы с теорией конструкторов все выражается в терминах задач. Свойства информации затем выражаются как отношения между возможными и невозможными задачами. Таким образом, контрфактические утверждения являются фундаментальными утверждениями, а свойства информации могут быть описаны физическими законами. [4] Если система имеет набор атрибутов, то набор перестановок этих атрибутов рассматривается как набор задач. Вычислительная среда — это система, атрибуты которой изменяются, чтобы всегда создавать возможную задачу. Набор перестановок и, следовательно, задач представляет собой набор вычислений . Если возможно скопировать атрибуты в наборе вычислений, среда вычислений также является носителем информации .
Информация или данная задача не зависят от конкретного конструктора. Подойдет любой подходящий конструктор. Эта способность информации переноситься на разных физических системах или носителях описывается как функциональная совместимость и возникает из принципа, согласно которому комбинация двух информационных сред также является информационной средой. [4]
Среды, способные выполнять квантовые вычисления, называются суперинформационными средами и характеризуются специфическими свойствами. В целом, некоторые задачи копирования их состояний являются невыполнимыми задачами. Утверждается, что это порождает все известные различия между квантовой и классической информацией. [4]
См. также [ править ]
- Расчет пространства
- Теория вычислимости
- Неразрешимая проблема
- Сколько это происходит?
- Обобщенная вероятностная теория
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Небеса, Дуглас (6 ноября 2012 г.). «Теория всего говорит, что Вселенная — это преобразователь» . Новый учёный . Деловая информация Рида . Проверено 11 января 2016 г.
- ^ Мерали, Зия (26 мая 2014 г.). «Мета-закон, который будет управлять ими всеми: физики разрабатывают «теорию всего» » . Научный американец . Издательская группа «Природа» . Проверено 11 января 2016 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Дойч, Дэвид; Марлетто, Кьяра (17 декабря 2014 г.). «Конструктор теории информации» . Труды Королевского общества А. 471 (2174): 20140540.arXiv : 1405.5563 . Бибкод : 2014RSPSA.47140540D . дои : 10.1098/rspa.2014.0540 . ПМК 4309123 . ПМИД 25663803 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час я Дойч, Дэвид; Марлетто, Кьяра (24 мая 2014 г.). «Почему нам нужно реконструировать Вселенную». Новый учёный . стр. 30–31.
- ^ «ТЕОРИЯ КОНСТРУКТОРА: Разговор с Дэвидом Дойчем» . Край. 22 октября 2012 года . Проверено 20 июля 2014 г.
- ^ Марлетто, Кьяра (14 января 2015 г.). «Конструктор Теории Жизни» . Журнал интерфейса Королевского общества . 12 (104): 20141226. arXiv : 1407.0681 . дои : 10.1098/rsif.2014.1226 . ПМЦ 4345487 . ПМИД 25589566 .
- ^ Марлетто, Кьяра (16 июля 2015 г.). «Жизнь без дизайна» . Эон . Эон Медиа Пти. Лимитед . Проверено 23 мая 2016 г.
Теория конструкторов — это новый взгляд на физику, но она помогает ответить на очень старый вопрос: почему вообще возможна жизнь?
Библиография [ править ]
- Дойч, Дэвид (декабрь 2013 г.). «Теория конструктора». Синтезируйте . 190 (18): 4331–4359. arXiv : 1210.7439 . Бибкод : 2013Synth.190.4331D . дои : 10.1007/s11229-013-0279-z . S2CID 16083339 .
- Марлетто, Кьяра (2021). Наука о том, можно и нельзя. Пингвин. ISBN 9780525521921.
Внешние ссылки [ править ]
- Официальный сайт
- « Глубже, чем квантовая механика — новая теория реальности Дэвида Дойча на Mediums.com » Блог Physics arXiv . 28 мая 2014 г.
- Кехо, Дж.; « В какой степени мы видим с помощью математики? ». Блог гостя Scientific American . 2013.
- « Формулирование науки в терминах возможных и невозможных задач ». Edge.org . 12 июня 2014 г.
- «Реконструкция физики: Вселенная — это информация» . NewScientist.com (Два ведущих квантовых физика говорят, что информация является ключом к пониманию Вселенной. Их теория конструктора ставит ее в центр внимания). 21 мая 2014 г.