Вообще, как я понял, вопрос был задан о возможности существования наряду с обычным четырехмерным "наблюдаемым миром" гипотетического "объективного мира". Квантовая теория, использующая "банальную концепцию квантовой неопределенности" в такой дополнительной реальности действительно не нуждается. Что же касается "новых моделей", то они уже существуют. Проблема состоит в выборе среди них той, которая максимально отражает действительность. Кстати, эксперименты на БАКе направлены именно на решение этой проблемы.
|
Цитата:
А еще Фритьоф Капра с его "Дао физики", где он достаточно доступно для непосвященных в таинства квантовой физики (таких, как я :)) рассказывает как раз о квантовых процессах с философской точки зрения. |
Дамы и господа, большая просьба не съезжать в общефилософскую степь, меня
интересует физики и математика, и наш зал дискуссии физико-математический. Цитата:
в n-мерном объективном мире описывается с помощью n бит. До наблюдаемого мира "доходят" лишь 4 бита информации, описывающей событие, остальные n-4 бита остаются неопределенными. Второй момент, еще более каверзный, а какие именно 4 из n битов "доходят" до наблюдаемого мира? Ведь существует C(n,4) = n!/(4!(n-4)!) способов выбрать 4 бита из n битов (n > 4). Кстати, может быть мно- гомирие это, как раз, следствие различных способов выбора 4 битов из n битов? |
PavelAR, во-первых давайте приведем нашу терминологию к общему знаменателю. Мне, как физику, естественней описывать событие в n-мерном (плоском) пространстве заданием его координат, т.е. упорядоченной последовательности n чисел. Пусть, например, этой последовательности соответствует n бит информации. Тогда до наблюдаемого 4-мерного мира действительно "доходят" не более 4-х бит информации - например, (одновременно) измеримы не более 4-х (включая время) координат события, если считать этот мир жестко вложенным в n-мерное пространство. "Не более" потому, что информации о событии, происходящем в ортогональном дополнении 4-мерному миру мы не получим. Более сложная ситуация возникает, если вложение "наблюдаемого мира" в многомерный "объективный мир" не фиксировано. Однако и в этом случае вложение обычно фиксируется в каждый момент времени, например, выбором некоторой зависящей от времени функцией. И здесь мы сталкиваемся с ситуацией, когда надо выбирать 4 бита из n битов информации (в реальности ситуация несколько сложнее, поскольку не всегда положение 4-мерного мира в n-мерном можно задать выбирая 4 из n координат. Чаще требуется рассматривать их линейные комбинации).
|
Цитата:
|
Цитата:
|
Цитата:
|
Цитата:
|
Дамы и господа... У меня вот еще какие мысли возникли с точки зрения
теории кодирования. Однако, напоминаю, что не я физик, и мои рассуж- дения могут содержать скрытые ошибки и противоречия. Кроме того, воз- можно, многое из того, что я изложу уже где-то раньше кто-то описывал. Итак... --------- Введение --------- Пусть существует некоторый объективный мир, пусть имеется субъек- тивный наблюдатель, проводящий измерения и выводящий физические законы в доступном ему наблюдаемом мире. Пусть между объективным миром и наблюдаемым миром существует канал передачи информации. Гипотеза 1. В объективном мире все что угодно кодируется сколь угодно точно при помощи соответствующего количества информации. Гипотеза 2. Любые измерения в наблюдаемом мире сопровождаются передачей информации из объективного мира в наблюдаемый мир. Гипотеза 3. Пропускная способность канала связи между объектив- ным миром и наблюдаемым миром конечна и является константой. Гипотеза 4. Неполнота информации в наблюдаемом мире неустранима. Ни для какого объекта (явления) информация не может быть пере- дана в полном объеме из объективного мира в наблюдаемый мир. Гипотеза 5. Наблюдения (измерения) сами по себе искажают естест- венный информационный обмен между объектами объективного мира в силу перенаправления части информационного потока к наблюдателю. ----------------------------------------------------------------- Потеря информации -> субъективная "объективная случайность" ----------------------------------------------------------------- Пусть имеется некоторый гипотетический объективный наблюдатель, которому доступна вся информация об объективном мире, и он спо- собен различать любые самые незначительные изменения, даже изме- нения одного бита среди множества всех битов, исчерпывающим об- разом описывающих объективный мир, причем за сколь угодно малые интервалы времени. Также пусть он располагает измерительными и другими средствами, которые могут фиксировать все что угодно с любой желаемой разрешающей способностью, вплоть до бесконечной. Допустим, объективный наблюдатель снял видеоролик про небольшую комнату с двумя окнами (левым и правым), между которыми переме- щается некий видеоперсонаж, то к одному окну, то к другому окну). Видеоролик состоит из множества кадров, каждый кадр имеет свой номер (индекс), который однозначно связан со временем линейной функцией: time_stamp = const1 * frame_index + const2. То есть, с номером (индексом) кадра можно однозначно сопоставить опре- деленный момент времени (временную метку). А теперь внимание! Пусть для кодирования информации о номере кадра используется, например, 16 бит. Тогда, номер кадра лежит в отрезке: 0..65535 (будем считать, что видеоролик достаточно короткий, и состоит из не более 65536 кадров). Пусть некое очередное перемещение видеоперсонажа от левого окна к правому окну запечатлено конк- ретно в кадрах с номерами 17000..19000 в пределах видеоролика. А теперь супервнимание! Пусть объективный наблюдатель передаст видеоролик (в оцифрованном виде) некоторому субъективному наб- людателю (какому-нибудь хомосапиенсу), но при передаче ролика в каждом кадре в соответствующем 16-битном поле, в котором зако- дирован номер (индекс) кадра, 12 младших бита будут потеряны... Ну вот такой вот своебразный дефект канала передачи информации! Но тогда вместо последовательности номеров кадров: 0..65535, мы получаем первые 4096 кадров с номером 0, следующие 4096 кадров с номером 1 и так далее (в этом легко убедиться, записывая номер кадра в виде 16-разрядного двоичного числа, затем удаляя млад- шие 12 бит, и преобразуя результат обратно в десятичную форму). Но, допустим, субъективный наблюдатель ничего не знает о потере младших 12 бит, он получает видеоролик, в котором каждый номер кадра закодирован 4-битным двоичным числом. Тогда, получается, что кадр, который до передачи видеоролика от объективного наб- людателя субъективному, имел номер 17000, на котором видеопер- сонаж стоял у левого окна, после передачи имеет номер 4. Точно такой же номер 4 будет и у кадра, который имел номер 19000 до передачи видеоролика субъективному наблюдателю, и на котором видеоперсонаж уже стоит у правого окна. Более того, все кадры, которые имели номера в диапазоне от 16384 до 20479 после пере- дачи видеоролика в силу потери младших 12 битов, будут иметь номер 4 и будут относиться к одной и той же временной метке! То есть с точки зрения субъективного наблюдателя, кадр, на ко- тором видеоперсонаж стоит у левого окна, имеет номер 4 и отно- сится к той же временной метке, что и кадр, на котором видео- персонаж стоит у правого окна, и который тоже имеет номер 4, и относится к той же самой временной метке! Иными словами с точки зрения субъективного наблюдателя видеоперсонаж в один и тот же момент времени находится и у левого, и у правого окна, а также во всех промежуточных положениях между двумя окнами!!! Соответственно, субъективному наблюдателю не остается ничего другого, кроме как отказаться от классической механики и 2-го закона Ньютона, и обратиться к статистической физике, а точ- нее к уравнению Шредингера, и уже пытаться прогнозировать не координаты видеоперсонажа, а волновую функцию видеоперсонажа! Надеюсь, этот пример достаточно нагляден, и показывает, откуда могут "расти ноги" у так называемой "объективной случайности". Т.е. случайность, возможно, это лишь следствие потери информа- ции в канале связи между наблюдаемым миром и объективным миром. ------------------------------------------------------------------------ Конечная пропускная способность -> неопределенность и дискретность ------------------------------------------------------------------------ Пусть теперь имеется некий наблюдатель, пытающийся измерять энер- гию с некоторой точностью в течение некоторого интервала времени в доступном ему наблюдаемом мире. Пусть в привычном нам макромире это гаишник, который косвенно измеряет кинетическую энергию транс- портного средства в течение заданного интервала времени (довольно большого по меркам квантовой физики). Очевидно, во-первых, гаишни- ку, нет нужды проводить измерения в интервале 10 наносекунд, т.к. время существования транспортного средства на автомобильной трассе гораздо больше 10 наносекунд, а во-вторых, гаишника не интересует 25-я цифра после запятой в результатах измерения энергии, ему дос- таточно старших двух-трех цифр. В такой ситуации, измерение энер- гии с такой небольшой точностью в течение достаточно большого (по меркам квантовой физики) интервала времени предъявляет "скромные требования" к каналу передачу информации между объективном миром, в котором транспортное средство, его свойства и самые незначитель- ные изменения описываются исчерпывающим образом, и наблюдаемым ми- ром, в кот. гаишник проводит свои измерения... Чтобы закодировать трехзначное десятичное число с точностью до единиц (этого вполне достаточно для гаишника), достаточно 10 бит. А кроме того, будем считать, что гаишника также вполне устраивает длительность измере- ния ~1 сек. В такой ситуации, требуемая скорость передачи информа- ции всего 10 бит/с. Очевидно, что это мизерная скорость, будем по- лагать что пропускная способность канала связи между объективным миром и наблюдаемым миром значительно (на много порядков) выше чем 10 бит/cек: и позволяет передавать измерения с гораздо большей точ- ностью (большим количеством битов), и за более короткие интервалы времени. Поэтому, гаишник, также как и большинство людей, в своей повседневной жизни в "макромире" фактически не способны заметить конечную пропускную способность канала связи между объективным ми- ром и наблюдаемым миром, и им все кажется вполне плавным и непре- рывным, так что законов Ньютона им вполне хватает. Впрочем, глядя на то, как некоторые хомосапиенс переходят дорогу или маневрируют транспортом, понимаешь, что они и в законах Ньютона не нуждаются. Другое дело в микромире частиц, в котором экспериментаторы, пыта- ясь измерять энергию все с меньшей погрешностью при все меньших интервалах времени измерения, наткнулись на ограничение, которое потом было выражено Гейзенбергом в его принципе неопределенности: delta_E * delta_t ~ h В первом приближении происхождение и причины подобного ограничения не очень понятны, и остается только принять это, как лишь очередное "несовершенство мира"... Однако, мы уточним, что это несовершенство не мира, а канала связи между объективным миром и наблюдаемым миром, имеющего конечную пропускную способность. Более того, если исходить из вышеприведенных гипотез, то "неопределенность" объясняется доста- точно просто. Чем точнее хочешь измерять энергию, тем большее коли- чество битов нужно передавать между объективным миром и наблюдаемым миром, но в силу конечности пропускной способности канала связи, пе- редача большего количества битов требует большего интервала времени. Соответственно, за уменьшение интервалов времени измерения придется "расплачиваться" меньшим количеством передаваемых битов, а значит и большей погрешностью энергии. Так что, возможно, принцип неопреде- ленности - следствие конечной пропускной способности канала связи! А теперь внимание! Поскольку уж мы предположили конечность пропуск- ной способности канала связи между объективным и наблюдаемым миром, то мы можем предположить, что существует такой наименьший интервал времени min_delta_t, в пределах которого можно передать всего 1 бит! В частности при измерении энергии, по 1 биту информации можно будет лишь судить о том, было или не было изменение энергии: 0 - не было, 1 - было, причем, по всей видимости, на величину ~ h / min_delta_t, и нельзя будет ничего точнее сказать об энергии в наблюдаемом мире. Если теперь возьмем некоторый интервал delta_tau = m * min_delta_t, где m - это натуральное число, то есть delta_tau кратен min_delta_t, в пределах которого, очевидно, можно передать m бит информации, то, очевидно мы сможем судить об n = 2^m различных вариантах изменений (порций) энергии: delta_E ~ k * (h / delta_tau), где k = 0...n - 1, является целым неотрицательным числом! Иными словами "дискретность" энергии возможно тоже объясняется конечной пропускной способностью канала связи между объективным и наблюдаемым миром! В повседневной же жизни обычно интервалы времени при измерениях настолько большие (по меркам квантовой физики), что в их пределах пропускная способ- ность канала связи позволяет передавать достаточное количество бит информации об энергии, чтобы дискретность была "совсем незаметной". ----------------------------------------------------------------------- Все, что нас окружает - информация. Больше битов -> выше точность. ----------------------------------------------------------------------- У меня есть некоторая субъективная уверенность, что все, что мы назы- ваем словами "масса", "энергия" и многое другое, и конкретные количе- ственные значения этих физических параметров - это лишь субъективная интерпретация набора битов в окружающем нас многомерном информационном пространстве. Простой пример: смотрим в окно, видим некоторый пейзаж, состоящий из домов, улиц, деревьев, машин, прохожих, определенной фор- мы и цвета. Однако, классификация различных объектов по типу, а также по форме и цвету - это лишь некоторая общепринятая интерпретация, кот. сама по себе весьма субъективна и привита нам окружающими нас людьми. А теперь возьмем цифровую фотокамеру, запечатлим пейзаж на него, а за- тем перенесем файл на компьютер, откроем его в каком-нибудь графическом редакторе. Теперь, подумаем: а компьютеру (точнее его процессору), есть какое-либо дело до домов, улиц, деревьев, машин, прохожих? Ему плевать на все это, для него все это набор битов. А теперь внимание! Чем боль- шее количество битов используется, тем точнее можно кодировать пейзаж. А теперь супервнимание! Мы можем технически наращивать разрешающую спо- собность фотокамеры, более того, на самом компьютере технически возмож- но дальнейшее наращивание разрешения графического файла, даже уже далеко за пределами разрешающей способности человеческого глаза: т.е. глаз уже не различает все большую точность пейзажа, а мы продолжаем уточнять его, пользуясь всеми доступными техническими возможностями. В принципе ничто нас не ограничивает кроме размера оперативной памяти и диска компьютера. Более того, в наши дни почти каждый второй знаком с виртуальными мирами, моделируемых в компьютерных играх, а также высокотехнологических фильмах. Вычислительные мощности компьютера, в том числе графического адаптера, а также звукового адаптера, постоянно наращиваются. 3D-видео и аудио стано- вится все более реалистичным, сложность и точность виртуальных миров тоже растет, и местами уже переплюнуло измерительные и аналитические возможно- сти человека. Более того, находясь в рамках виртуального мира (компьютер- ной игры) человек в принципе не может исчерпывающим образом изучить его. Чтобы изучить исчерпывающим, ему нужно выйти из игры, дизассемблировать двоичный код исполняемых файлов игры, попытаться разобраться в перемен- ных и алгоритмах, которые используются в игре, или лучше получить исход- ный код, схемы алгоритмов, описание переменных от самого разработчика. Но самое главное то, что "реалистичность" (точность) виртуального мира напрямую определяет количество битов, необходимых для кодирования мира. Тогда, можно предположить, в объективном мире все что угодно с любой не- обходимой точностью кодируется при помощи необходимого количества битов. Наблюдатель же вынужден довольствоваться только частью битов, причем пе- редаваемых ему не быстрее, чем позволяет конечная пропускная способность. ------------ Заключение ------------ Несмотря на существенные различия классической и квантовой физики, у них один и тот же недостаток, они цепляются за одни и те же понятия: масса и энергия, которые, безусловно, играют важнейшую роль в повседневной жизни и во многих прикладных областях, но не факт, что они являются первичными и фундаментальными с точки зрения истинного устройства объективного мира. В то же время понятия информации и информационного обмена - являются куда более перспективными для разработки более адекватной физической картины. Остывающий чайник на плите это, в первую очередь, информационный обмен с окружающей средой, а теплообмен, снижение температуры - все это вторично. |
Цитата:
"Анализ Вселенной в терминах битов и байтов не заменяет ее рассмотрения в рамках обычных понятий, таких как сила и энергия, но позволяет выявить новые факты." Статья доступна по ссылке: http://www.sciam.ru/2005/2/phizical.shtml |
Текущее время: 17:28. Часовой пояс GMT +3. |
Powered by vBulletin® Version 3.8.8
Copyright ©2000 - 2024, vBulletin Solutions, Inc. Перевод: zCarot
© 2001—2024, «Аспирантура. Портал аспирантов»