Цифровая физика
Не путать с вычислительной физикой.
Цифровая физика - это спекулятивная идея о том, что Вселенную можно представить как огромное цифровое вычислительное устройство или как результат детерминированной или вероятностной компьютерной программы. Гипотеза о том, что Вселенная является цифровым компьютером, была предложена Конрадом Цузе в его книге 1969 года Rechnender Raum ("Вычисление пространства"). Термин "цифровая физика" был введен Эдвардом Фредкиным в 1978 году, который позже стал предпочитать термин "цифровая философия". Фредкин способствовал созданию группы цифровой физики в тогдашней Лаборатории компьютерных наук Массачусетского технологического института, главными фигурами которой были Томмазо Тоффоли и Норман Марголус.
Цифровая физика предполагает, что существует, по крайней мере, в принципе, программа для универсального компьютера, которая вычисляет эволюцию Вселенной. Компьютер может быть, например, огромным клеточным автоматом.
Существующие модели цифровой физики несовместимы с существованием нескольких непрерывных символов физических симметрий, [7] например, вращательной симметрии, трансляционной симметрии, симметрии Лоренца и калибровочной инвариантности группы Ли теорий Янга–Миллса, которые являются центральными в современной физической теории. Более того, существующие модели цифровой физики нарушают различные устоявшиеся особенности квантовой физики, принадлежащие к классу теорий с локальными скрытыми переменными, которые до сих пор были исключены экспериментально с использованием теоремы Белла.
Цифровая физика (также цифровая онтология или цифровая философия) в физике, теории природы, а также в космологии обозначает теоретические перспективы, основанные на предпосылке, что Вселенная поддается описанию с помощью информации. Согласно этим теориям, Вселенная может быть описана с помощью вывода детерминированной или вероятностной компьютерной программы. Термин „цифровая физика“ впервые был упомянут Эдвардом Фредкиным; позже он предпочел термин „цифровая философия“.
Происхождение[править]
Гипотеза о том, что Вселенную можно понимать как цифровую машину, пришла в голову Конраду Цузе во время пребывания в Хинтерштейне в 1945/1946 годах и была опубликована им в 1969 году в книге Вычислительное пространство. В нем он формализовал свои идеи о „вычислительном пространстве“, опираясь на работу Станислава Марцина Улама по клеточным автоматам примерно в 1940 году. В вычислительном пространстве Зузе все числовые значения во Вселенной конечны и дискретны. Он придерживается идеи фундаментальной оцифровки реальности, тем самым еще больше обобщая идею квантования физических величин. Основными элементами его цифровой вселенной являются пространственно ограниченные структуры, которые воспроизводятся в вычислительном пространстве. Он назвал их, в связи с элементарными частицами, цифровыми частицами. Набор правил, в соответствии с которыми взаимодействуют цифровые частицы, определяется схемой вычислительного пространства, изначальной схемой. Еще Конрад Цузе сформулировал две основные проблемы этого подхода: вычислительное пространство является отличной системой отсчета и несовместимо с теорией относительности. Кроме того, он не позволяет использовать призрачные эффекты на расстоянии.
В 1950-х годах Карл Фридрих фон Вайцзеккер разработал концепцию описания природы в рамках квантовой теории информации, которая привела к квантовой теории первичных альтернатив. Из-за абстрактности ее до сих пор не удалось превратить в полноценную физическую теорию. В отличие от других подходов, его теория исходит из эпистемологических соображений, в которых информационные единицы (так называемые Ure) рассматриваются как особый способ представления объективной реальности. Кроме того, она включает в себя как основныеСущности - это просто время с его конкретной структурой и изначальные альтернативы, из которых состоит вся реальность. Его теория не предполагает ни элементарных пространственных ячеек, ни вершин, между которыми осуществляется обмен информацией, что делает ее существенно нелокальной, то есть независимой от каких-либо предпосылок теории поля. В этом смысле она еще более фундаментально связана с понятием информации в терминах квантовой теории в ее концепции физической реальности и отличается от других подходов.
Кроме того, каждый компьютер должен быть совместим с принципами теории информации, статистической механики, а также квантовой механики. Фундаментальная связь между этими областями была описана в 1957 году Эдвином Томпсоном Джейнсом в двух эссе.[8][9] Кроме того, Джейнс разработал интерпретацию теории вероятностей как обобщенной аристотелевской логики. Этот взгляд очень удобен для связывания фундаментальной физики с цифровыми компьютерами, поскольку они используются для выполнения операций, взятых из классической логики илогической алгебры.
Авторы и представители нового поколения Другие авторы и представители цифровой физики, описывающие Вселенную как компьютер, включают Стивена Вольфрама, Юргена Шмидхубера и лауреата Нобелевской премии Джерарда Т. Хофта. Эти авторы считают, что кажущаяся вероятностной природа квантовой физики совместима с идеей вычислимости. Конечно, тезис о том, что Вселенная представляет собой цифровой компьютер, в основном следует рассматривать только как аналогию, чтобы проиллюстрировать важность понятия информации при описании физической реальности. Критическое осознание метафорического характера сравнения с компьютером не противоречит тому факту, что можно попытаться определить информационное наполнение Вселенной очень конкретно. Карл Фридрих фон Вайцзеккер в своей оценке 1960-х годов пришел к примерно двоичным единицам информации в рамках своей теории первичных альтернатив. В своем эссе "Вычислительная вселенная" Сет Ллойд рассчитывает вычислительную мощность и информационное содержание Вселенная примерно до операций и операций соответственно. Биты с момента своего возникновения.[14][15] Таким образом, его результат количественно эквивалентен результату Вайцзеккеровское рассмотрение.
Более поздние теории, описывающие цифровую физику на квантовом уровне, были опубликованы Дэвидом Дойчем и Паолой Зицци.[16] Подобные идеи включают „панкомпутационализм“, теорию „вычислительной вселенной“, теорию Джона Арчибальда Уиллера „Это из бита“ и гипотезу Макса Тегмарка "Математическая вселенная" (Ultimate Ensemble).
Смотрите также[править]
- Смоделированная реальность
- Голографический принцип
- Философия информации
- Математическая гипотеза вселенной
- Это от бит
- Гипотеза моделирования
- Аргумент Вейля о тайле
Читать[править]
/link.springer.com/chapter/10.1007/BFb0052088
- /blog.hnf.de/das-jahr-des-rechnenden-raums/
- simson.net/ref/1978/6.895%20Digital%20Physics/1978-01-17%
- /web.archive.org/web/20210126115736/http://www.digitalphilosophy.org/
- .sciencedirect.com/science/article/pii/S0012365X13000873