Wie kann das Universum eine Berechnung sein?
Einige Physiker (oder Informatiker) halten es für selbstverständlich, dass das Universum eine Berechnung ist. Ich kann jedoch nicht verstehen, wie das Universum überhaupt eine Berechnung sein kann.
Ich komme aus der klassischen Mechanik und habe "Theorie der Berechnung" nicht offiziell studiert. Verzeihen Sie mir daher die Wissenslücken. Aber von einem Grundverständnis aus konnte ich mich nicht mit der Tatsache vereinbaren, dass das Universum eine Berechnung sein kann.
Ich habe 3 Argumente gegen die Hypothese, dass das Universum eine Berechnung ist:
# 1: Kontinuierlich vs diskret
Nach dem, was ich aus dem Grundwissen verstehe, sind die meisten Rechenmodelle diskret und endlich. Es gibt ideale Modelle wie die Turing-Maschine, die diskret, aber unendlich sind.
Gibt es eine "kontinuierliche" unendliche Zustandsmaschine? Das ist eine Maschine, die sowohl kontinuierlich als auch unendlich ist.
Das Universum ist ( soweit wir wissen ) eine kontinuierliche Einheit. Wenn es jedoch keine Rechenmaschine geben kann, deren Zustand ein Kontinuum ist, kann das Universum keine Berechnung sein.
# 2 Rechenkomplexität
Ein weiteres Argument gegen die Berechnung des Universums lautet: Nicht alle mathematischen Funktionen können berechnet werden. Das Universum realisiert jedoch alle diese Funktionen nahtlos, ohne anzuhalten. Daher rechnet das Universum wahrscheinlich überhaupt nicht.
# 3 Newtonian vs Lagrangian Schema
Ein weiteres Argument gegen die Berechnung des Universums ist dieser Artikel: https://www.technologyreview.com/2012/12/04/84714/why-the-universe-is-not-a-computer-after-all/. In diesem Aufsatz argumentiert Prof. Wharton, dass die Theorien vom Newtonschen Typ zwar gut zum Rechenmodell des Universums passen, die Theorien vom Lagrange-Typ jedoch nicht.
Verweise
1ist eine gut zitierte Arbeit (über 600 Zitate) eines MIT-Prof. Es wird angenommen, dass das Universum eine Berechnung ist, und dann wird seine Rechenkapazität berechnet. 2ist ein preisgekrönter Aufsatz von Prof. Wharton mit mehr als 40 Zitaten, der gegen die Hypothese spricht, dass das Universum eine Berechnung ist. Weitere Referenzen finden Sie aufhttps://en.wikipedia.org/wiki/Digital_physics.
- Lloyd, Seth. 2002. "Rechenkapazität des Universums." Physical Review Letters 88 (23): 237901.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.88.237901.
- Wharton, Ken. 2015. "Das Universum ist kein Computer." ArXiv: 1211.7081 [Gr-Qc, Physik: Physik, Physik: Quant-Ph], Januar.http://arxiv.org/abs/1211.7081.
Verwandte Fragen
Beachten Sie, dass verwandte Fragen bereits gestellt wurden, aber ich konnte keine Frage finden, die dieses Rätsel in seiner hier gestellten vollständigen Form aufwirft. ZB wirft diese Frage das erste Argument auf, das ich oben angesprochen habe (Continuous-vs-Discrete), aber sie versucht, einige mögliche Lösungen zu finden, während ich die Tatsache bestreite, dass das Universum eine Berechnung ist. Für mich ist völlig klar, dass das Universum keine Berechnung ist. Wie stellen die Physiker dann eine Hypothese auf? Was vermisse ich?
Antworten
Es gibt einen tiefen philosophischen Unterschied zwischen dem Universum ist eine Berechnung, und dass das Universum ist berechenbar. Es gibt auch eine wichtige Frage, welches Rechenmodell man annimmt: Die meisten Argumente in der Frage gehen von diskreten Turing-Maschinen aus, aber das ist natürlich nur eine (vielleicht offensichtliche) Wahl.
1: Können Sie eine Kontinuumszustandsmaschine erstellen? Natürlich! Sie haben nur eine Zustandsübergangsfunktion wie$S_{n+1}=f_1(S_n,I_n)$ wo die Staaten $S_n$ und Eingänge $I_n$ sind jetzt Mitglieder eines Sets wie $R^n$. Mögen Sie keine diskreten Schritte? Klar, mach es einfach$S'(t)=f_2(S(t),I(t))$. Man kann offensichtlich jede diskrete Zustandsmaschine in die erste Gleichung einbetten und durch die richtige Wahl von$f_2$ Sie können eine diskrete Schrittmaschine einbetten $f_1$ in der zweiten Gleichung.
2: Sie behaupten, dass das Universum alle mathematischen Funktionen realisiert. Dies ist offensichtlich nicht wahr und erfordert ein schlagkräftiges Argument.
Es ist trivial, berechenbare Funktionen zu konstruieren, die in der Standardphysik nicht realisiert werden können, da nicht genügend Ressourcen vorhanden sind. Nehmen Sie zum Beispiel die Ackermann-Funktion und verschachteln Sie sie ein wenig:$f(n)=A(A(n+10,n+10))$. Mathematisch ist dies gut definiert und berechenbar, jedoch die Anzahl der zu berechnenden Schritte$f(1)$und die Menge an Informationen übersteigt bei weitem die Grenzen unterscheidbarer Teile im zugänglichen Universum und seiner kausalen Zukunft. Wenn Sie behaupten möchten, dass es berechnet werden kann, müssen Sie zeigen, wie wir auf Rechenressourcen zugreifen können, die die Bekenstein-Grenze durchbrechen und / oder ohne Fehler auf unbestimmte Zeit in der Zukunft bestehen bleiben.
3: Die Physik ist nicht verpflichtet, einem bestimmten Schema zu folgen. Dass die Lagrange-Variationsextremisierung mit unseren gängigen Computern schwer zu berechnen ist, bedeutet nicht, dass keine Computer gut darin sind (tatsächlich gibt es, wie die Quantenberechnung zeigt, Berechnungsmodelle, die Probleme, die bei der klassischen Berechnung sehr schwierig sind, machbar machen), und das gibt es auch natürlich kein Grund , um das Universum zu denken hat ein perfekter Lagrange-Formalismus sein , außer dass bisher in diesem Modell gut funktioniert. Warton weist darauf hin, dass Sie für die Verknüpfung von QM mit GR die Lagrange-Mechanik verwenden müssen. Dies basiert jedoch auf unserem derzeitigen, unvollständigen Verständnis der Physik: GR, QM und Quantengravitation könnten alle anders als erwartet funktionieren und dennoch zu unseren Beobachtungen passen.
Ich denke, die Leute unterschätzen sowohl, wie seltsam Physik sein kann, als auch wie seltsam Computer sein können. Während nur wenige glauben, dass Hyperberechnung eine tatsächliche Möglichkeit ist, können wir sie nicht einfach a priori ausschließen. Wenn Sie sicher behaupten, dass das Universum nicht berechnet werden kann, müssen Sie sowohl die Rechenleistung des Universums als auch den Computer angeben, von dem wir sprechen. Da dieser Computer nicht einmal in das Universum passen muss, ist es eine große Aufgabe.
- Unser bestes Modell der universellen Mikrostruktur ist in der Tat ein diskretes und nicht kontinuierlich, wie Sie vorschlagen. Alles ist quantisiert, auch Raum und Zeit. Aufgrund der Quantenunsicherheit können Abstände unterhalb der Planck-Länge und Zeiträume, die kürzer als die Planck-Zeit sind, nicht auftreten. Die kontinuierlichen Gleichungen, mit denen wir Ereignisse größeren Maßstabs modellieren, brechen in diesem kleinsten Maßstab zusammen. Die Schleifenquantengravitation basiert auf diesem Prinzip und ist ein starker Konkurrent zu Stringtheorien. Es ist auch erwähnenswert, dass diskret nicht binär bedeutet. Sogar ein analoger Computer ist in dem Sinne diskret, dass er sich auf das nächste Quantum Signalenergie auflöst und nicht weiter.
- und 3. Obwohl nicht alle Funktionen exakt berechnet werden können, können sie unbegrenzt iteriert werden - was das Universum zu tun scheint. Programmiertricks werden verwendet, um divergierende Funktionen in überschaubaren Grenzen zu halten. (Tricks, die meinem ersten Taschenrechner faszinierend fehlten). Phänomene wie das Unsicherheitsprinzip und die Renormierung könnten Beispiele für solche rechnerischen Tricks sein.
Stellen Sie eine ausreichend leistungsfähige Intelligenz mit enormen Ressourcen in einem höherdimensionalen Universum auf, und warum sollten ihre unvorstellbar hoch entwickelten Computer unsere nicht simulieren können? (Siehe mindestens eine andere Antwort)
Und da liegt natürlich die Schwäche des ganzen naiven Gebäudes; Trotz alledem ist Ihr Unbehagen begründet. Es verkleidet lediglich den idealistischen Gott von Bischof Berkeley in SF Technobabble. Für "den Geist Gottes" lesen Sie "einen Super-Alien-Super-Computer". Warum sich mit dem Computer beschäftigen? Berkeleys Gott hat die Schöpfung nicht an den Erzengel Gabriel delegiert. Er hat nur Occams Rasiermesser angewendet, wie es jeder gute Super-Alien tun würde.
Es ist wahr, dass die moderne Informationstheorie eine zunehmend grundlegende Rolle in der Thermodynamik und Kosmologie spielt, bis zu dem Punkt, dass mindestens ein angesehener Physiker bemerkt hat: "Das Universum sieht eher aus wie ein großer Gedanke als wie eine große Maschine." Aber um diesen Sprung zu machen und zu sagen, dass das Universum daher gleichbedeutend mit Information ist, stellt sich die Frage, warum die komplexesten Strukturen im Universum (unsere Köpfe) so voller Illusionen, Fehler, Paradoxien, Widersprüche, Fantasien und völliger Lügen sind. Dennoch manifestiert sich keine dieser Informationen physisch.
Nur ein weiteres Beispiel für Einsteins alte Säge, dass Philosophen schlechte Wissenschaftler sein mögen, aber Wissenschaftler noch schlechtere Philosophen.