Декодирование реальности: Вселенная , как квантовая информация является популярной научной книги по Vlatko Vedral опубликованные Oxford University Press в 2010 году Vedral рассматривает теории информации и предлагает информацию , как наиболее фундаментальный строительный блок реальности. Он утверждает, что это полезная структура для наблюдения за всеми природными и физическими явлениями . При построении этой структуры книги затрагивают происхождение информации, идею энтропии , корни этого мышления в термодинамике , репликацию ДНК, развитие социальных сетей , квантовую систему.поведение на микро- и макроуровне и сама роль индетерминизма во Вселенной. Книга заканчивается рассмотрением ответа на главный вопрос: откуда взялась вся информация во Вселенной? Эти идеи касаются концепций, связанных с природой частиц , временем, детерминизмом и самой реальностью.
Автор | Влатко Ведрал |
---|---|
Страна | Великобритания |
Язык | английский |
Предмет | Наука |
Жанр | Нехудожественная литература |
Издатель | Oxford University Press |
Дата публикации | 2010 г. |
Тип СМИ | Печать (в твердом переплете ) |
Страницы | х, 256 с. |
ISBN | 0-19-923769-7 |
Класс LC | Q360 .V43 2010 |
СОДЕРЖАНИЕ
"Creation Ex Nihilo: Кое-что из ничего"
Ведрал верит в принцип физической информации. Сотворение ex nihilo исходит из католической догмы, согласно которой Бог сотворил вселенную из ничего. Ведрал говорит, что обращение к сверхъестественному существу в качестве объяснения творения не объясняет реальность, потому что сверхъестественное существо тоже должно было появиться само как-то предположительно из ничего (или иначе из бесконечного регресса сверхъестественных существ), поэтому, конечно, реальность может происходят из ничего без сверхъестественного существа. Принцип бритвы Оккама поддерживает простейшее объяснение. Ведрал считает, что информация является фундаментальным строительным блоком реальности, поскольку она возникает на макроуровне (экономика, человеческое поведение и т. Д.), А также на субатомном уровне. Ведрал утверждает, что информация - единственный кандидат на такой строительный блок, который может объяснить свое собственное существование, поскольку информация генерирует дополнительную информацию, которую необходимо сжать, таким образом генерируя больше информации. «Уничтожение всего» - более подходящий термин, чем создание ex nihilo, согласно Ведрам, поскольку сжатие возможностей - это процесс создания новой информации.
«Информация на все времена»
Ведрал использует философскую историю Итало Кальвино о карточной игре, подобной Таро, в качестве ядра своей метафоры о сознательной жизни, прибывающей в medias res к ранее существовавшей контекстуальной реальности. В этой игре отдельные наблюдатели / игроки (Ведрал предлагает: квантовую физику, термодинамику, биологию, социологию, экономику, философию) складывают карты с двусмысленным значением в попытке передать сообщения, чтобы вывести смысл из взаимодействий других игроков. Результаты (информация) предыдущих раундов устанавливают контекстные правила для наблюдателей / игроков в последующих раундах. Суть этой игры не устанавливается до тех пор, пока не будет сыграна последняя карта, поскольку более поздние карты могут изменить значение предыдущих событий, как в случае квантового объяснения фотоэлектрического эффекта, мгновенно опровергающего классическую физику . Ведрал указывает, что в нашей реальности нет последней карты.
«Назад к основам: кусочки и кусочки»
Энтропия Шеннона или информационное содержание, измеренное как значение неожиданности конкретного события, по существу обратно пропорционально логарифму вероятности события, i = log (1 / p). Теория информации Клода Шеннона возникла в результате исследований в лабораториях Bell , основанных на цифровой логике Джорджа Буля . Поскольку теория информации предсказывает, что общие и легко предсказуемые слова имеют тенденцию становиться короче для оптимальной эффективности канала связи, в то время как менее распространенные слова имеют тенденцию быть длиннее для избыточности и исправления ошибок . Ведрал сравнивает процесс жизни с самовоспроизводящимися автоматами Джона фон Неймана . Это долговечные носители информации, которые переживут физический износ человека, создавая копии, которые, в свою очередь, могут производить больше копий.
«Цифровой романс: жизнь - это слово из четырех букв»
Генетический код как эффективное хранилище цифровой информации, содержащее встроенную избыточность кодонов для исправления ошибок при транскрипции.
«Закон Мерфи: я знал, что это случится со мной»
Исследует Второй закон термодинамики и процесс увеличения энтропии информации. Демон Максвелла считался способом обойти эту неизбежность, однако у такого демона не хватило бы места для хранения информации, и он должен был бы удалить ненужные данные, что привело бы к увеличению энтропии.
«Делайте ставки: сделайте ставку, чтобы выиграть»
Блэкджек как принятие контролируемого риска с использованием вероятностных формул теории информации Шеннона. Казино как «крутой» источник финансовой энтропии, а игрок как «горячий» финансовый источник, опять же, второй закон термодинамики означает, что поток почти всегда меняется от горячего к холодному в долгосрочной перспективе. Для ставок с управляемым спредом риска и для инвестиций с высоким риском и высокой прибылью (при известной вероятности) это подход оптимального портфеля с логарифмической шкалой.
«Социальная информатика: подключись или умри, попробуй»
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 в общении и самоконтроле, например, сжигание мостов путем покупки абонемента в тренажерный зал, чтобы помочь мотивированному «я» победить ленивое «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 спонтанное выравнивание магнитных полей в определенных атомах при охлаждении из расплавленного состояния.
"Quantum Schmuntum: свет, камера, действие!"
Ведрал исследует основу квантовой информации , кубит , и рассматривает квантовую криптографию одноразового блокнота как наиболее безопасную форму шифрования из-за ее невычислимости. Квантовая запутанность демонстрирует важность взаимной информации для определения результатов в реальности.
"Серфинг на волнах: сверхбыстрые компьютеры"
Квантовые компьютеры предлагают преимущество поиска по сравнению с классическими компьютерами, выполняя поиск сразу во многих элементах базы данных в результате квантовых суперпозиций . Достаточно продвинутый квантовый компьютер сломал бы существующие методы шифрования, разложив большие числа на множители на несколько порядков быстрее, чем любой существующий классический компьютер. Любая вычислимая проблема может быть выражена как общий алгоритм квантового поиска, хотя классические компьютеры могут иметь преимущество перед квантовым поиском при использовании более эффективных специализированных классических алгоритмов . Проблема с квантовыми компьютерами заключается в том, что необходимо провести измерение, чтобы определить, решена ли проблема, которая разрушает суперпозицию. Ведрал указывает, что непреднамеренное взаимодействие с окружающей средой можно смягчить с помощью избыточности, и это было бы необходимо, если бы мы увеличили масштаб существующих квантовых компьютеров для достижения большей полезности, то есть для использования 10 кубитов имели квантовую систему из 100 атомов, так что если бы один атом декогерны, остальные 9 по-прежнему будут придерживаться консенсуса относительно состояния того же кубита.
«Дети бесцельного шанса: случайность против детерминизма»
Случайность - ключ к созданию новых источников неожиданности в реальности. Сжатие этих новых источников для исключения неважной информации является детерминированным элементом и организующим принципом.
«Расчет песка: чья это информация?»
Информационное содержание Вселенной, измеряемое в битах или кубитах . Ведрал использует начальные усилия Архимеда Сиракузского для вычисления количества песка, которое теоретически может поместиться во вселенной, и сравнивает его с современной попыткой вычислить битовое содержимое Вселенной. Ведрал, однако, считает, что этот контент в конечном итоге безграничен, поскольку, возможно, максимальная энтропия никогда не достигается, поскольку сжатие сложности - процесс с неограниченным концом, и случайные события будут происходить и дальше. Поскольку Ведрал рассматривает информацию как окончательный строительный блок физической реальности, он предполагает, что информация, возникающая в любом масштабе, может привести к тому, что результаты во всех других масштабах будут зависеть от того, где передается 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.
"Destruction ab Toto: Nothing from Something"
Информационная основа для создания ex nihilo . По словам Джона фон Неймана , начав банально с пустого набора чисел, бесконечная последовательность чисел может ускорить свой выход. Пустой набор создает число 1, наблюдая за пустым набором внутри себя, что является достаточной основой для различимости. Он создает число 2, наблюдая за пустым набором во втором пустом наборе, числом 1 и так далее. Ведрал видит в этом не творение, а сжатие данных , поскольку каждое событие реальности нарушает симметрию ранее существовавшего бесформенности. Наука - это процесс описания большого количества наблюдаемых явлений сжатым программным способом для прогнозирования будущих результатов, и в этом процессе сжатия данных наука создает новую информацию, устраняя все противоположные возможности для объяснения этих явлений.
Синопсис
В книге объясняется, что мир состоит из информации. Вселенная и ее механизмы - это приливы и отливы информации. Все мы - преходящие образцы информации, передающие рецепт наших основных форм будущим поколениям с помощью четырехбуквенного цифрового кода, называемого ДНК . В этом увлекательном и напряженном 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 странные эффекты квантового поведения - эффекты, такие как `` запутанность '', которые 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 странность квантового мира, который когда-то считался ограниченным до мельчайших масштабов, может проникнуть в макромир. Ведрал завершает рассмотрение ответа на главный вопрос: откуда взялась вся информация во Вселенной? Ответы, которые он считает воодушевляющими, основаны на работе выдающегося физика Джона Уиллера и его концепции « все из долота ». Эти идеи бросают вызов нашему представлению о природе частиц, времени, детерминизма и самой реальности.
Заметки
Рекомендации
- «Квантовый расчет» . Экономист . Апрель 2010 г.
- Ллойд, Сет (март 2010). «Вселенная - это квантовый компьютер» . Новый ученый (2757).
- Кейн, Алан (апрель 2010 г.). «Расшифровка реальности» . Financial Times .
- Пул, Стивен (март 2010 г.). «И так далее: выбор Стивена Пула в научно-популярной литературе» . Хранитель .
Смотрите также
- Информация: История, теория, потоп на Джеймсе Gleick
- Декодирование Вселенную от Чарльза Seife