Каждый атом Вселенной, а не только различные макроскопические объекты, способен хранить информацию. Акты взаимодействия атомов можно описать как элементарные логические операции, в которых меняют свои значения квантовые биты – элементарные единицы квантовой информации. Парадоксальный, но многообещающий подход Сета Ллойда позволяет элегантно решить вопрос о постоянном усложнении Вселенной: ведь даже случайная и очень короткая программа в ходе своего исполнения на компьютере может дать крайне интересные результаты. Вселенная постоянно обрабатывает информацию – будучи квантовым компьютером огромного размера, она все время вычисляет собственное будущее. И даже такие фундаментальные события, как рождение жизни, половое размножение, появление разума, можно и должно рассматривать как последовательные революции в обработке информации.
...энтропия измеряется в битах. Энтропия состоит из случайных, неизвестных битов. Противоположность энтропии называют «негэнтропией». Негэнтропия состоит из известных, структурированных битов. Негэнтропия системы – мера того, как далеко находится эта система от максимальной возможной энтропии. У живого, дышащего человека много негэнтропии, в противоположность, скажем, атомам гелия при постоянной температуре, у которых ее вообще нет. Можно сказать, что энтропия состоит из случайных, «мусорных» битов, а негэнтропия – из упорядоченных, полезных битов. Так вот, термодинамическая глубина физической системы равна числу полезных битов, которые понадобились для создания этой системы.
...
Простые, регулярные системы, которые легко создать, например кристаллы соли, обычно термодинамически неглубоки. Совершенно неупорядоченные системы, такие как наши атомы гелия, получающие свои свойства в результате случайных процессов, таких как нагревание, также термодинамически неглубоки. Но чтобы создать замысловатые, структурированные системы, например живые системы, требуются огромные инвестиции полезных битов на протяжении нескольких миллиардов лет, и такие системы термодинамически глубоки.
...гравитация реагирует на присутствие энергии. Там, где плотность энергии выше, ткань пространства-времени начинает искривляться немного сильнее.
...
Биты создаются и начинают менять свои значения. Гравитация отвечает на это, собирая материю вокруг «единиц». Квантовые биты декогерируют, и во Вселенную поступают случайные последовательности 0 и 1. Вычисления начинаются!
Кроме создания тверди, по которой мы ходим, гравитационная аккумуляция поставляет необходимое сырье для создания сложности. По мере сборки материи в облака повышенной плотности энергия, которую содержит эта материя, становится доступной для использования. Калории, которые мы потребляем, чтобы жить, обязаны своим происхождением гравитационной аккумуляции, в результате которого сформировалось и начало светить Солнце.
Гравитационная аккумуляция в самой ранней Вселенной отвечает за создание крупномасштабной структуры галактик и скоплений галактик.
Случайность возникает в вычислительной Вселенной из-за того, что начальное состояние Вселенной – это суперпозиция различных состояний программы, каждое из которых отправляет Вселенную по тому или иному пути вычислений, причем некоторые из этих путей приводят к сложному и интересному поведению. Квантово-вычислительная Вселенная следует всеми этими путями одновременно, квантово-параллельно, и эти пути соответствуют декогерентным историям, описанным выше. Так как истории вычислений декогерентны, мы можем обсуждать их за обедом; лишь одна (или другая) из этих историй произошла на самом деле. Одна из этих декогерентных историй соответствует Вселенной, которую мы видим вокруг.
Есть также убедительные свидетельства того, что Вселенная поддерживает вычисления и на микроскопических уровнях. Квантовые компьютеры, которые создаем мы с коллегами, – свидетельство способности вещества и энергии выполнять вычисления на самых малых масштабах: мы можем с высокой точностью управлять поведением атомов, электронов и фотонов. Какие бы формы ни принимали вещество и энергия при все более мелких масштабах, до тех пор пока они повинуются законам квантовой механики, их можно использовать для вычислений. В космологическом универсальном компьютере (это универсальный компьютер, состоящий из самой Вселенной) каждый атом – это бит, а каждый фотон перемещает свой бит из одной части вычисления в другую. Всякий раз, когда электрон или ядерная частица изменяют направление своего спина – с «по часовой стрелке» на «против часовой стрелки», их биты инвертируются.
До тех пор пока мы не получили полной квантовой теории всех фундаментальных физических явлений, включая гравитацию, нам не удастся найти детальных подтверждений вычислительной механики Вселенной. Но мы можем надеяться (и надеемся), что однажды такое подтверждение станет возможным.
Мы сделаны из атомов, как и все остальное. Теми, кто мы есть, делает нас способ, которым эти атомы обрабатывают информацию и совместно ведут вычисления. Мы – прах, но мы – вычисляющий прах.
Не знаю, почему кто-то поставил единицу этой книге. Достаточно интересная, познавательная книга о квантовой физике, а точнее о квантовых компьютерах.
Есть объяснения и из школьного курса и выходящие за его рамки.
Читается легко, хотя склонность к техническим наукам иметь надо.
Книга не новая, прошло уже почти 20 лет. Я не знаю на сколько продвинулся автор в своих исследованиях, но даже сейчас эта работа заслуживает внимания. Следует сразу сказать, что это не типичная научно-популярная литература. То, что автор в первую очередь учёный с мировым именем видно очень ясно. Он изо всех сил пытается объяснить материал доступно, но периодически всё равно уходит на «уровень выше». Для того, чтобы от чтения была польза у вас должен быть определённый багаж знаний, номи в этом случае какие-то места придётся перечитывать и вдумываться, всё-таки описываемые концепции не интуитивны. Основная идея книги заключается в том, что наша вселенная – это гигантский квантовый компьютер, который непрерывно вычисляет. Такое объяснение по мнению автора может привести к целостному пониманию и объяснению мира, в том числе к формулированию квантовой гравитации. Всё начинается с «теоретического минимума», а именно второго закона термодинамики и важности информации для этого закона; объяснения что такое информация. Далее идёт собственно квантовая механика применительно к хранению и обработке информации. И завершается всё рассуждениями о том, почему вселенная сложная, почему есть жизнь. Рекомендую, если вы хотите достаточно глубоко погрузиться в тему
Книга Сетта Ллойда позволяет взглянуть на парадигму механической Вселенной с точки зрения квантовой вычислительной машины. Это расширяет границы восприятия типичных законов макрофизики при взаимодействии с противоречивыми закономерностями микромира, которые так и не признал Эйнштейн с его изящной теорией относительности. Это путешествие в поисках единой квантово-механической теории гравитации и элементарных частиц.
Наглядный «эффект бабочки» в параллелизме вычислительной мощи квантовой Вселенной.
Отзывы 3