?

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. 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.
egovoru
Feb. 7th, 2017 01:42 am (UTC)
"Даже если при этом возникает другой фотон (фотоны), это будет именно другой фотон"

А как же доказывается, что это уже другой фотон? Фотоны же нельзя как-то пометить (как, скажем, отлеживают судьбу конкретных атомов в химических реакциях, замещая их на радиоактивные изотопы)?

"Что-то я сразу не нашел, где он про это пишет, подскажите, плиз"

Я ошиблась: фразу "атом поглотил фотон" автор относит к "полуклассическому языку", а к метафизическому он относит вот что: "Однако главное понятие оптической метафизики, по моему мнению, - это "фотон как элементарная частица светового поля". Честно сказать, я не очень поняла, почему это неправильно, и в любом случае называть "метафизикой" нечто неправильное - не слишком умно со стороны автора. Метафизика ведь - совершенно легитимная область философии.
a_gorb
Feb. 7th, 2017 04:51 pm (UTC)
”А как же доказывается, что это уже другой фотон? Фотоны же нельзя как-то пометить”
Можно поступить так. Ставим источник фотонов, измеряем их свойства. После этого убираем источник, даем фотонам провзаимодействовать, и снова измеряем их свойства. Получаем другие фотоны.
Давайте вспомним, с чего все началось. Сначала Планк предположил, что ЭМ излучение излучается порциями с энергией ℏω, а затем Эйнштейн показал, что оно и поглощается порциями ℏω. Эти порции и получили название фотонов. Уже отсюда видно, что ничего с частью фотона сделать нельзя.
На самом деле, то, что мы наблюдаем, называется не фотонами, а ЭМ полем, а вот излучается оно и поглощается порциями, которые и получили название фотонов. Фотон – некое проявление этого поля. Могут быть состояния поля с неопределенным числом фотонов.

”"фотон как элементарная частица светового поля". Честно сказать, я не очень поняла, почему это неправильно”
КМ вообще не имеет аналогов в обыденном опыте, поэтому все названия в ней очень приближенные. Лучше бы опираться только на формулы. Однако, надо же все-таки и словами что-то говорить. Вот в этом смысле, фотон вполне подходящее слово, если использовать его аккуратно.

”называть "метафизикой" нечто неправильное - не слишком умно со стороны автора. Метафизика ведь - совершенно легитимная область философии.”
Почему же не слишком умно, видимо он опирается на происхождение этого слова: Мета- – между, после, через; при издании сочинений Аристотеля озаглавили «метафизика» тексты, которые шли после работ по физике. Т.е. метафизика – это просто то, что идет после физики. А потом философы присвоили этот термин. По-моему, автор совершенно законно использует этот термин в его исходном смысле.
egovoru
Feb. 8th, 2017 12:17 am (UTC)
"то, что мы наблюдаем, называется не фотонами, а ЭМ полем, а вот излучается оно и поглощается порциями, которые и получили название фотонов. Фотон – некое проявление этого поля"

Да, кажется, именно это - то, что фотон "не существует", пока он не провзаимодействует с атомом, и вызывает гнев автора статьи против тех, кто говорит "свет - это поток фотонов". Лично мне гораздно больше не нравится, когда говорят, что фотон возникает в момент взаимодействия с атомом, потому что получается, что он возникает из ничего! Ведь на самом деле это просто некий уже существовавший объект (поле) проявляет в этом процессе (взаимодействия с атомом) свойства частицы, в то время как без атома он их не проявлял.

"Почему же не слишком умно, видимо он опирается на происхождение этого слова"

Да, у Аристотеля метафизика была просто то, что следовало за физикой, но автор-то статьи явно обозначает этим словом зло, с которым он борется: "Отличительным признаком М-языка по предлагаемому здесь определению является расплывчатость используемых терминов <...>, спекулятивные рассуждения и фактическое отсутствие предсказаний <...>." Конечно, философская метафизика тоже отличается расплывчатостью терминов и проч., но точно так же - и любой другой раздел философии :)
a_gorb
Feb. 8th, 2017 06:42 pm (UTC)
”Лично мне гораздно больше не нравится, когда говорят, что фотон возникает в момент взаимодействия с атомом, потому что получается, что он возникает из ничего!”
В принципе не важно, как говорят. КМ не имеет опоры в обыденном опыте, поэтому любые обычные слова применительно к ней теряют большую часть своего исходного смысла. У нас просто не хватает слов для описания КМ явлений, поэтому каждый выкручивается как может. Проблема возникает тогда, когда начинают делать выводы из таких слов, смысл которых не определен. Автор приводит пример такого слова «квантовая нелокальность» (п.2.2). Тут все с ног на голову перевернуто. Ведь на самом деле это означает, что нелокальность возникает при попытке дать классическое объяснение квантовым эффектам.

”автор-то статьи явно обозначает этим словом зло, с которым он борется”
Может быть ему надо было использовать другой термин, например, «за-физика»:)
egovoru
Feb. 9th, 2017 12:24 am (UTC)
"любые обычные слова применительно к ней теряют большую часть своего исходного смысла"

Да, но мы все-таки хотим, наверное, как-то объяснить основы даже тем, кто не владеет нужными вычислительными навыками? Я думаю, это не просто желательно, но в каком-то смысле необходимо, потому что, если общество уж совсем не понимает, чем занимаются ученые, зачем оно станет им платить?

"Может быть ему надо было использовать другой термин, например, «за-физика»"

Судя по тому, в каком ключе автор использует это слово, тут больше подошло бы что-то вроде "шарлатанство" или "профанация" :)