Расшифровка реальности
 Передняя обложка | |
| Автор | Влатко Ведрал |
|---|---|
| Язык | Английский |
| Предмет | Наука |
| Жанр | Научная литература |
| Издатель | Издательство Оксфордского университета |
Дата публикации | 2010 |
| Место публикации | Великобритания |
| Тип носителя | Распечатать ( в твердом переплете ) |
| Страницы | х, 256 с. |
| ISBN | 0-19-923769-7 |
| Класс ЛК | К360 .В43 2010 г. |
Декодирование реальности: Вселенная как квантовая информация — научно-популярная книга Влатко Ведрала, опубликованная издательством Oxford University Press в 2010 году. Ведрал исследует теорию информации и предлагает информацию как наиболее фундаментальный строительный блок реальности. Он утверждает, что это полезная основа для рассмотрения всех природных и физических явлений . Развивая эту структуру, книги затрагивают происхождение информации, идею энтропии , корни этого мышления в термодинамике , репликацию ДНК, развитие социальных сетей , квантовое поведение на микро- и макроуровне, а также саму роль индетерминизма во Вселенной. Книга завершается рассмотрением ответа на главный вопрос: откуда взялась вся информация во Вселенной? Идеи касаются концепций, связанных с природой частиц , времени, детерминизма и самой реальности.
Содержание
[ редактировать ]«Creation Ex Nihilo: Что-то из ничего»
[ редактировать ]Ведрал верит в принцип физической природы информации. Творение ex nihilo исходит из католической догмы, согласно которой Бог создал Вселенную из ничего. Ведрал говорит, что обращение к сверхъестественному существу в качестве объяснения творения не объясняет реальность, потому что сверхъестественное существо тоже должно было бы возникнуть само по себе, каким-то образом предположительно из ничего (или же из бесконечной регрессии сверхъестественных существ), поэтому, конечно, реальность может происходят из ничего без сверхъестественного существа. Принцип бритвы Оккама предполагает самое простое объяснение. Ведрал считает, что информация является фундаментальным строительным блоком реальности, поскольку она происходит на макроуровне (экономика, человеческое поведение и т. д.), а также на субатомном уровне. Ведрал утверждает, что информация — единственный кандидат на роль такого строительного блока, который может объяснить свое собственное существование, поскольку информация генерирует дополнительную информацию, которую необходимо сжать, тем самым генерируя больше информации. «Уничтожение всего» — более подходящий термин, чем Создание ex nihilo Ведрал утверждает, что сжатие возможностей — это процесс создания новой информации.
«Информация на все времена»
[ редактировать ]Ведрал использует философскую историю Итало Кальвино о карточной игре, похожей на Таро, в качестве ядра своей метафоры сознательной жизни, приходящей в medias res к уже существующей контекстуальной реальности. В этой игре отдельные наблюдатели/игроки (Ведрал предполагает: квантовая физика, термодинамика, биология, социология, экономика, философия) раскладывают карты с неоднозначным значением, пытаясь передать сообщения, чтобы вывести смысл из взаимодействий других игроков. Результаты (информация) предыдущих раундов устанавливают контекстуальные правила для наблюдателей/игроков в последующих раундах. Смысл этой игры не очевиден до тех пор, пока не будет разыграна последняя карта, поскольку последующие карты могут изменить смысл предыдущих событий, как в случае с квантовым объяснением фотоэлектрического эффекта, мгновенно опровергающим классическую физику . Ведрал указывает, что в нашей реальности нет последней карты.
«Назад к основам: кусочки и кусочки»
[ редактировать ]Энтропия Шеннона или информационное содержание, измеряемое как неожиданность конкретного события, по существу обратно пропорциональна логарифму вероятности события, i = log(1/p). Клода Шеннона Теория информации возникла в результате исследований в лабораториях Белла и основывалась на Джорджа Буля цифровой логике . Как предсказывает теория информации, общие и легко прогнозируемые слова имеют тенденцию становиться короче для оптимальной эффективности канала связи, тогда как менее распространенные слова имеют тенденцию становиться длиннее для обеспечения избыточности и исправления ошибок . Ведрал сравнивает процесс жизни с Джона фон Неймана самовоспроизводящимися автоматами . Это долговечные носители информации, которые выдерживают износ человека, производя копии, которые, в свою очередь, могут производить больше копий.
«Цифровая романтика: жизнь — слово из четырех букв»
[ редактировать ]Генетический код как эффективное хранилище цифровой информации, содержащее встроенную избыточность кодонов для исправления ошибок при транскрипции.
«Закон Мерфи: я знал, что это произойдет со мной»
[ редактировать ]Исследует Второй закон термодинамики и процесс увеличения энтропии информации. Считалось, что Демон Максвелла является способом обойти эту неизбежность, однако у такого демона закончится место для хранения информации, и ему придется удалить ненужные данные, поэтому для этого придется проделать работу, увеличивая энтропию.
«Делайте ставки: сделайте это, чтобы выиграть»
[ редактировать ]Блэкджек как контролируемый риск с использованием формул вероятности теории информации Шеннона. Казино как «холодный» источник финансовой энтропии и игрок как «горячий» источник финансовой энтропии. Второй закон термодинамики означает, что в долгосрочной перспективе поток почти всегда идет от горячего к холодному. Для широкомасштабных ставок с управляемым риском и для инвестиций с высоким риском и высокой прибылью (при известной вероятности) это подход логарифмического оптимального портфеля.
«Социальная информатика: подключайся или умри, пытаясь»
[ редактировать ]Шесть степеней разделения означают, что люди с хорошими связями, как правило, более успешны, поскольку их социальные сети предоставляют им больше шансов сделать выбор, который они хотят. Предварительные обязательства Шеллинга как стратегия социального и самоконтроля, например, сжигание мостов путем покупки абонемента в спортзал, чтобы помочь мотивированному «я» победить ленивого «я». Взаимная информация, приводящая к фазовым переходам в социальной и политической демографии, а также в физических системах, например, замерзание воды в лед при определенной критической температуре или самопроизвольное выравнивание магнитных полей в определенных атомах при охлаждении из расплавленного состояния.
«Квантовый Шмунтум: Свет, Камера, Действие!»
[ редактировать ]Ведрал исследует основу квантовой информации — кубит — и рассматривает квантовую криптографию с одноразовым блокнотом как наиболее безопасную форму шифрования из-за ее невычислимости. Квантовая запутанность демонстрирует важность взаимной информации в определении результатов в реальности.
«Серфинг по волнам: сверхбыстрые компьютеры»
[ редактировать ]Квантовые компьютеры предлагают преимущество поиска перед классическими компьютерами, выполняя поиск по множеству элементов базы данных одновременно в результате квантовых суперпозиций . Достаточно продвинутый квантовый компьютер сломал бы существующие методы шифрования, разлагая большие числа на несколько порядков быстрее, чем любой существующий классический компьютер. Любая вычислимая задача может быть выражена как общий алгоритм квантового поиска, хотя классические компьютеры могут иметь преимущество перед квантовым поиском при использовании более эффективных адаптированных классических алгоритмов . Проблема с квантовыми компьютерами заключается в том, что необходимо провести измерение, чтобы определить, решена ли проблема, разрушающая суперпозицию. Ведрал отмечает, что непреднамеренное взаимодействие с окружающей средой можно смягчить с помощью избыточности, и это было бы необходимо, если бы мы хотели увеличить масштаб существующих квантовых компьютеров для достижения большей полезности, то есть использовать 10 кубитов в квантовой системе из 100 атомов, так что если один атом декогерирует, консенсус по-прежнему будет поддерживаться остальными 9 состояниями того же кубита.
«Дети бесцельного шанса: случайность против детерминизма»
[ редактировать ]Случайность — ключ к созданию новых источников неожиданностей в реальности. Сжатие этих новых источников с целью отбросить неважную информацию является детерминированным элементом и организующим принципом.
«Песочный расчет: чья это информация?»
[ редактировать ]Информационное содержание Вселенной, измеряемое в битах или кубитах . Ведрал использует первоначальные усилия Архимеда Сиракузского по вычислению количества песка , которое теоретически могло бы поместиться во Вселенной, и сравнивает их с современной попыткой вычислить битовое содержимое Вселенной. Однако Ведрал считает, что этот контент в конечном итоге безграничен, поскольку, возможно, максимальная энтропия никогда не достигается, поскольку сжатие сложности — это открытый процесс, и случайные события будут продолжать происходить. Поскольку Ведрал рассматривает информацию как основной строительный блок физической реальности, он предполагает, что информация, происходящая в любом масштабе, может привести к тому, что результаты во всех других масштабах останутся там, где используется взаимная информация. Например, человек, выполнивший научный тест на макроуровне в поисках поведения квантовой частицы, мог бы установить параметры для этого типа частицы в будущем, когда подвергнется аналогичному тесту.
«Разрушение ab Toto: Ничего из чего-то»
[ редактировать ]Информационная основа для создания ex nihilo . По словам Джона фон Неймана , тривиально начав с пустого набора чисел, бесконечную последовательность чисел можно получить . Пустое множество создает число 1, наблюдая за пустым множеством внутри себя, что является достаточным основанием для различения. Он создает число 2, наблюдая за пустым множеством внутри второго пустого множества и числа 1 и так далее. Ведрал видит в этом не творение, а сжатие данных , поскольку каждое событие реальности нарушает симметрию ранее существовавшей бесформенности. Наука — это процесс описания большого количества наблюдаемых явлений в сжатом программном виде для прогнозирования будущих результатов, и в этом процессе сжатия данных наука создает новую информацию, устраняя все противоположные возможности для объяснения этих явлений.
Краткое содержание
[ редактировать ]В книге объясняется, что мир состоит из информации. Вселенная и ее работа — это приливы и отливы информации. Мы все являемся преходящими образцами информации, передающими рецепт наших основных форм будущим поколениям с помощью четырехбуквенного цифрового кода, называемого ДНК . В этом увлекательном и увлекательном рассказе Влатко Ведрал рассматривает некоторые из самых глубоких вопросов о Вселенной и рассматривает последствия ее интерпретации с точки зрения информации. Он объясняет природу информации, идею энтропии и корни этого мышления в термодинамике . Он описывает причудливые эффекты квантового поведения — такие эффекты, как « запутывание », которое Альберт Эйнштейн назвал «жутким действием на расстоянии», и исследует передовые работы по использованию квантовых эффектов в сверхбыстрых квантовых компьютерах , а также то, как недавние данные свидетельствуют о том, что странности квантового мира, которые когда-то считались ограниченными мельчайшими масштабами, могут распространиться и на макромир. Ведрал заканчивает размышлением над ответом на главный вопрос: откуда взялась вся информация во Вселенной? Ответы, которые он считает воодушевляющими, основаны на работах выдающегося физика Джон Уилер и его концепция « все по кусочкам ». Эти идеи бросают вызов нашим представлениям о природе частиц, времени, детерминизме и самой реальности.
Примечания
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- «Квантовый расчет» . Экономист . Апрель 2010.
- Ллойд, Сет (март 2010 г.). «Вселенная — это квантовый компьютер» . Новый учёный (2757).
- Кейн, Алан (апрель 2010 г.). «Расшифровка реальности» . Файнэншл Таймс .
- Пул, Стивен (март 2010 г.). «И так далее: научно-популярный выбор Стивена Пула» . Хранитель .
См. также
[ редактировать ]- Информация: история, теория, потоп Джеймс Глейк
- «Расшифровка Вселенной», Чарльз Сейф