?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Не надо мне числа

Замена классического бита на квантовый не помогла мне приблизиться к пониманию тех, кто полагает, что «в основе мира лежит информация».


Информация – это придуманное нами абстрактное понятие. Его характерная особенность – универсальность: любой процесс можно описать как передачу информации. Но объясните мне, каким образом описание процесса может породить сам процесс?

Лампочке, которая может быть включена или выключена, мы приписываем один бит информации; электрону с тем или иным спином – один кубит. Лампочку можно заменить на транзистор, а электрон – на фотон, но ведь в любом случае нужно нечто, способное принимать альтернативные состояния?

Происхождение мира из числа – идея почтенного возраста, ее связывали еще с именем Пифагора. Учитывая, однако, что тот не оставил нам ни единой строчки, трудно понять, что конкретно он имел в виду. Может, он просто утверждал, что всякое явление можно описать математически?

coin pentagramm

Греческая монета IV века до н.э. с изображением
пифагорейской пентаграммы; на другой стороне – Зевс Аммон
(фото с сайта Wildwinds)

Posts from This Journal by “информация” Tag

Comments

a_gorb
Feb. 2nd, 2017 06:57 pm (UTC)
”Замена классического бита на квантовый не помогла мне приблизиться к пониманию тех, кто полагает, что «в основе мира лежит информация».”
По ссылке статья, которая посвящена способу объединения ученых для решения проблемы квантовой теории гравитации. Данная проблема является важнейшей для теоретической физики, т.к. две теории ОТО и КМ находятся в вопиющем логическом противоречии. Кроме того, существует тайна скрытой массы и энергии, по-видимому связанная с эти противоречием. Но сложность тут в том, что любое решение данного противоречия должно приводить к отклонениям от ОТО (и возможно от КМ), а это должно проявляться, как справедливо отмечается в статье, на планковских масштабах, которые недостижимы на наших приборах с запасом в триллион триллионов раз. Поэтому существует огромное количество теорий, которые повисли в воздухе.
Как отмечается в статье, «вся физика имеет описание, которое может быть выражено в терминах информации» (all of physics has a description that can be articulated in terms of information). Ну и че? Может быть выражено. КМ то же может быть выражена в разных терминах, и электродинамика, и механика. Кому какой подход удобнее, тот тем и пользуется. Собственно в этой заметке больше ничего интересного.

”электрону с тем или иным спином – один кубит”
Нет. Кубит тем и отличается от бита, что электрон находится в смеси состояний, а бит только в одном. Но и это не слишком интересно. Если пара электронов находится в спутанном состоянии, то вообще нельзя говорить о состоянии одного электрона из пары. Эти запутанные состояния нынче тема модная, в заметке об этом упоминается.
egovoru
Feb. 3rd, 2017 12:35 am (UTC)
"Собственно в этой заметке больше ничего интересного"

Дополнительная информация о деятельности этой организации есть на ее сайте. С сожалению, и из того, что там написано, невозможно понять, полагают ли действительно эти люди, что цепочка атом - барион - кварк - и т.д. заканчивается битом, т.е., единицей измерения?

Но Вы-то, наверное, смогли бы понять и исходную статью Уилера, с которой все это началось - я добавила ее текст как комментарий первого уровня. Для меня же она запредельно сложна :(

"Кубит тем и отличается от бита, что электрон находится в смеси состояний, а бит только в одном"

Я так понимаю, что вероятность нахождения электрона в одном из двух возможных состояний описывается некоей функцией, и это и есть его отличие от лампочки, которая либо горит, либо не горит. Что, это неправильно?

Edited at 2017-02-03 12:36 am (UTC)
a_gorb
Feb. 4th, 2017 09:22 am (UTC)
” Но Вы-то, наверное, смогли бы понять и исходную статью Уилера, с которой все это началось - я добавила ее текст как комментарий первого уровня. Для меня же она запредельно сложна :(”
Там ссылка на сборник. Саму статью я нашел, видимо это она:
https://pdfs.semanticscholar.org/6f7c/ea05db498d66b765f39a5348fdc596429a20.pdf


Честно, говоря сам понял мало. Мое знакомство с этими вещами ограничивается институтским курсом, а это было давно.

«It from bit. Otherwise put, every it — every particle, every field of force, even the spacetime continuum itself — derives its function, its meaning, its very existence entirely — even if in some contexts indirectly — from the apparatuselicited answers to yes or no questions, binary choices, bits.»
(Это от бита. Иначе говоря, каждое это - каждая частица, каждое силовое поле, даже сам пространственно-временно континуум - получает свою функцию, свой смысл, само свое существование полностью, даже если в некоторых случаях косвенно, от даваемых аппаратурой откликов, как ответов на вопрос да или нет, т.е. как двоичный выбор, бит.)

«It from bit symbolizes the idea that every item of the physical world has at bottom — at a very deep bottom, in most instances — an immaterial source and explanation; that what we call reality arises in the last analysis from the posing of yes-no questions and the registering of equipment-evoked responses; in short, that all things physical are information-theoretic in origin and this is a participatory universe.»
(Это от бита символизирует идею, что каждый элемент физического мира имеет в основании - на самом глубинном основании, в большинстве случаев - нематериальный источник и объяснение; то, что мы называем реальностью, возникает в конечном счете от постановки да-нет вопросов и откликов регистрирующего оборудования; Короче говоря, что все физические вещи являются теоретико-информационный по своему происхождению, и это соучастие??? вселенной.)

Какая-то смесь. С одной стороны, бит – нематериальный источник всего. А с другой – это всего лишь ответ на правильно поставленный вопрос, даваемый нашими приборами. Вот, мол, так устроен мир, что все реакции наших прибором можно свести к ответу на вопрос да или нет. В этом втором подходе не видно, что «в основе мира лежит информация». Тут скорее утверждается, что описание мира можно и нужно вести на языке информации.

Но далее автор приводит примеры.
«Three examples may illustrate the theme of it from bit. First, the photon. With polarizer over the distant source and analyzer of polarization over the photodetector under watch, we ask the yes or no question, "Did the counter register a click during the specified second?" If yes, we often say, "A photon did it." We know perfectly well that the photon existed neither before the emission nor after the detection. However, we also have to recognize that any talk of the photon "existing" during the intermediate period is only a blown-up version of the raw fact, a count.»
(Три примера могут проиллюстрировать тему «это от бита». Во-первых, фотон. Пусть есть удаленный источник с поляризатором и анализатор поляризации перед фотоприемником с часами, мы задаем да/нет вопрос, "зарегистрировал ли приемник щелчок в течение определенной секунды?" Если да, то мы часто говорим, "Фотон сделал это." Мы прекрасно знаем, что фотон не существует ни до испускания, , ни после обнаружения. Тем не менее, мы также должны признать, что любые разговоры о фотоне "существующем" в течение промежуточного периода является лишь раздутой версией того сырого факта, что это просто отсчет [щелчек в приемники].)

Исходя из этого примера, видно, что ничего необычного в подходе нет. Да, действительно, всю регистрирующую аппаратуру можно свести к ответам на такие вопросы. Да, все эти соображения о фотоне обычно являются лишь образами для лучшего понимания теории. (А иногда и наоборот, запутывающими понимание.) Теория же действительно способна лишь предсказать вероятность щелчка в приемники. А раз КМ по существу и сводится к предсказанию таких вероятностей, то давайте из этого явно и исходить
egovoru
Feb. 4th, 2017 01:44 pm (UTC)
"А с другой – это всего лишь ответ на правильно поставленный вопрос, даваемый нашими приборами. Вот, мол, так устроен мир, что все реакции наших прибором можно свести к ответу на вопрос да или нет"

Но ведь то же самое относится и к классическому миру? Скажем, мы не можем знать, есть ли черная кошка в темной комнате, пока мы не посветим туда фонариком? Но разве это дает нам основания считать, что кошка возникла из нашего запроса, а раньше ее в комнате не было?

Фотон отличается от кошки только тем, что, пока не сработал счетчик, фотон не существовал как фотон. Но, мне кажется, это все равно не значит, что фотон "возник из нашего запроса". Там все равно было нечто, что превратилось в фотон в момент срабатывания счетчика. Или это не так? А если не так, то откуда мы знаем, что там ничего не было?

(Хотела было написать, что счетчик, поставленный в абсолютно неосвещенном месте, никогда не сработал бы, спрашивай мы или не спрашивай. Но вовремя сообразила, что вероятность регистрации фотона в любом месте, очевидно, ненулевая. Так?).
a_gorb
Feb. 4th, 2017 07:43 pm (UTC)
”Но ведь то же самое относится и к классическому миру? Скажем, мы не можем знать, есть ли черная кошка в темной комнате, пока мы не посветим туда фонариком? Но разве это дает нам основания считать, что кошка возникла из нашего запроса, а раньше ее в комнате не было?”
Очень правильный вопрос. Есть два варианте: 1) классический – мы не знаем, а оно есть. Это то, что называется скрытыми параметрами. Скрытый параметр определяет то, что есть. Но мы этого не знаем, поскольку параметр скрытый:) 2) квантовый – есть ли или нет приобретает свою значимость именно в результате нашего запроса (т.е измерения). Казалось бы, между этими вариантами сложно осуществить выбор. Но сначала фон Нейман математически показал, что скрытые параметры противоречат квантовой механики. А потом, и это оказалось очень важным, Белл сформулировал свои неравенства, которые позволяют отличить классический и квантовый подходы. Эксперименты подтвердили, что неравенства Белла нарушаются и правильной является квантовая механика. Пардон на ссылку на себя, но у меня есть нудная заметка по этому поводу: http://a-gorb.livejournal.com/72889.html

”Там все равно было нечто, что превратилось в фотон в момент срабатывания счетчика.”
С эти нечто совершенные непонятки. Это нечто было, но ведь оно не регистрируемо нашими приборами, так стоит ли о нем говорить? Да, мы говорим об этом нечто как о фотоне, но это просто потому, что такие образы легче для восприятия. И только. Теория в общем этого не требует. Поэтому само понятие «фотон» – это в сущности метафизическое понятие. Правда очень удобное для ряда случаев. Но на настоящем математическом языке, используемом для расчетов, все не совсем так.
egovoru
Feb. 5th, 2017 01:53 pm (UTC)
"Это нечто было, но ведь оно не регистрируемо нашими приборами, так стоит ли о нем говорить?"

Э, такой способ размышлений очень опасен. Атомы тоже долгое время не были непосредственно регистрируемы нашими приборами, на основании чего некоторые, напирмер, Эрнст Мах, и отвергали их существование.

И потом, что значит, "ничего нет"? Насколько я понимаю, ведь и абсолютный вакуум (т.е., само пространство) обладают некоей энергией?

"Поэтому само понятие «фотон» – это в сущности метафизическое понятие"

Почему же метафизическое? Скажем, поглощение света нашими зрительными пигментами - что же тут метафизического?
a_gorb
Feb. 5th, 2017 05:44 pm (UTC)
”Атомы тоже долгое время не были непосредственно регистрируемы нашими приборами, на основании чего некоторые, напирмер, Эрнст Мах, и отвергали их существование.”
Сходство с Махом тут несколько поверхностное. Атомы не наблюдали, но проблемы была именно в технике приборов. С КМ объектами ситуация иная. Тут теория прямо строится так, что четко говорит именно о результатах наблюдения, о том, что можно наблюдать, а что нет. Типичный пример – нельзя у электрона наблюдать одновременно определенный импульс и координату.

”Почему же метафизическое? Скажем, поглощение света нашими зрительными пигментами - что же тут метафизического?”
Вот. О фотоне можно говорить именно как о фактах его поглощения, и в каком-то смысле – излучения.
Про метафизичность есть хорошая статья, http://ufn.ru/ru/articles/1994/11/c/, достаточно понятная в своей вводной части.
egovoru
Feb. 5th, 2017 09:54 pm (UTC)
"нельзя у электрона наблюдать одновременно определенный импульс и координату"

Но ведь нет никакого пронципа, запрещающего наблюдение как таковое?

"Про метафизичность есть хорошая статья"

Ее автор очень сурово порицает метафизический язык, называет его "спекулятивными бесплодными понятиями и терминами, изолированными от эксперимента" :) Я, правда, не очень уловила, почему "вещесство поглощает свет" - именно метафизический язык; по-моему, это просто классическое описание.
a_gorb
Feb. 6th, 2017 06:53 pm (UTC)

”Но ведь нет никакого пронципа, запрещающего наблюдение как таковое?”
Фотон, в отличии от электрона, переносчик взаимодействия. Поэтому, что бы его наблюдать, его приходится уничтожить. Даже если при этом возникает другой фотон (фотоны), это будет именно другой фотон. А клонировать фотоны нельзя (это, кстати, Уиллер специально подчеркнул в своей статье). И вот эта невозможность не просто некая абстракция. На этом свойстве фотона основаны системы квантовой криптографии. В самом деле, если вы передаете сообщение с помощью отдельных фотонов, то перехват фотона (подслушивание) будет сразу обнаружено. И замаскировать такой перехват принципиально нельзя.

”Я, правда, не очень уловила, почему "вещесство поглощает свет" - именно метафизический язык; по-моему, это просто классическое описание”
Что-то я сразу не нашел, где он про это пишет, подскажите, плиз.
(no subject) - egovoru - Feb. 7th, 2017 01:42 am (UTC) - Expand
(no subject) - a_gorb - Feb. 7th, 2017 04:51 pm (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Feb. 8th, 2017 12:17 am (UTC) - Expand
(no subject) - a_gorb - Feb. 8th, 2017 06:42 pm (UTC) - Expand
(no subject) - egovoru - Feb. 9th, 2017 12:24 am (UTC) - Expand
a_gorb
Feb. 4th, 2017 09:27 am (UTC)
”Я так понимаю, что вероятность нахождения электрона в одном из двух возможных состояний описывается некоей функцией, и это и есть его отличие от лампочки, которая либо горит, либо не горит. Что, это неправильно? ”
Частично правильно. Состояние электрона описывается некой функцией (на самом деле вектором в многомерном пространстве состояний, для двух состояний – 2х мерном), которая содержит комплексные амплитуды вероятностей для состояния, т.е. суперпозицию состояний. А вот квадрат модуля этой комплексной амплитуды и есть вероятность обнаружения электрона в этом состоянии.
Отличие вроде бы незаметно. Но вероятности для электронов ведут себя не так как вероятности для классических объектов. Вот у вас есть монета, закрытая стаканом. Она может лежать орлом или решкой, может быть 1, 2, 5, 10 рублей. Открыв стакан (произведя наблюдение) вы увидите например 2 рубля решкой. С квантами не так, наблюдение об одном из свойств может уничтожить информацию о другом. Например, вы обнаружили 2 рубля, но теперь не можете сказать, как он лежал орлом или решкой. Это называется принципом неопределенности.
Второй пример спутанные состояния. У вас есть две монеты. Для обеих вероятность найти их орлом или решкой по 0,5. Но есть корреляция между состояниями монет. С помощью подобных опытов также демонстрируется тот, факт, что у монеты определенное состояние было и до наблюдения, а у квантового объекта оно возникает в результате наблюдения, до этого он находится в суперпозиции.
egovoru
Feb. 4th, 2017 01:26 pm (UTC)
Спасибо за подробные пояснения. Иными словами, само понятие вероятности для квантового объекта определяется иначе, чем для классического. Принцип неопределенности и спутанность - вещи, конечно, очень необычные, но "It from bit" из них отнюдь не вытекает :)
a_gorb
Feb. 4th, 2017 07:52 pm (UTC)
”Иными словами, само понятие вероятности для квантового объекта определяется иначе, чем для классического.”
Да.
”Принцип неопределенности и спутанность - вещи, конечно, очень необычные, но "It from bit" из них отнюдь не вытекает :)”
Не вытекает. Но, квантовую механику в принципе можно свети к ответам на вопросы да/нет.
Но вот, например, Фейнман дал свою формулировку КМ, сведя ее к суммированию по всем возможным траекториям перехода из состояния в состояние. А у Гейзенберга была формулировка КМ в виде матриц, а Шредингер ей дал волновую формулировку. И т.д. и т.п. Сейчас каждый использует ту формулировку, которая ему удобнее, переходя в процессе решения задачи с одной на другую.
Требование It from bit по существу означает, что это некая базовая формулировка. Может быть часть с этим согласится, но думаю, что будут и те, кто не согласен. Но лично мне неизвестны даже гипотетические эксперименты, которые могли бы выделит одну формулировку среди других. Поэтому, на мой взгляд, It from bit, остается благим пожеланием некоторых теоретиков, хотя и имеющем определенные основания.
egovoru
Feb. 5th, 2017 01:59 pm (UTC)
"квантовую механику в принципе можно свести к ответам на вопросы да/нет"

Как я поняла, у Уилера это и есть отправная точка всех рассуждений. Но я не поняла, во-первых, почему КМ - исключение в этом смысле? Ведь любое исследование можно свести к серии таких вопросов и ответов? А во-вторых, я не поняла, почему это дает нам основание заключить, что именно эти вопросы и порождают сами явления?
a_gorb
Feb. 5th, 2017 05:50 pm (UTC)
”Но я не поняла, во-первых, почему КМ - исключение в этом смысле? Ведь любое исследование можно свести к серии таких вопросов и ответов?”
Любое явление можно свести к КМ:) Тут дело в том, что для КМ это наиболее естественно, т.к. все сводится к разложению по набору состояний.

”А во-вторых, я не поняла, почему это дает нам основание заключить, что именно эти вопросы и порождают сами явления?”
Не дает никакого основания. Я думаю, что это следствие «птичьего» языка теоретиков. Теоретик, ничтоже сумняшеся, выдает такие фразы: «это основано на уравнениях Масквелла», «это явление порождено таким-то эффектом Квантовой электродинамики», «в основе этого явления лежит уравнение Эйлера» и т.п.
И это понятно, для теоретика первичны его любимые формулы, он так мыслит.
egovoru
Feb. 5th, 2017 09:56 pm (UTC)
«это основано на уравнениях Масквелла»

Да, похоже на то, что платонизм - это профессиональное заболевание математиков (и теоретических физиков :)