Bilgi-Teorik Evren

Bilgi soyut ve bağlamsal bir kavram gibi görünüyor, fizikten çok felsefeyle alakalı. Yine de, şaşırtıcı bir şekilde, gerçekliğin temellerinde oturuyor gibi görünüyor.

Aşağıda, fizikte hâlâ gelişmekte olan enformasyon-kuramsal paradigma değişimine genel bir bakış sunulmaktadır¹.

Bilgi Fizikseldir

• Landauer ilkesi, bilgiyi silmenin ısıyı dağıtarak entropiyi nasıl artırdığını gösterir. Özellikle, bilginin tersine çevrilebilir manipülasyonları için durum böyle değildir.
• Bilgi enerjiye dönüştürülebilir. Bu olasılığı gösteren deneyler için ilham kaynağı, termodinamiğin formülasyonunun ilk günlerinde ortaya çıkan bilgi-teorik bir bilmece olan Maxwell'in iblisinden geldi. Landauer'in ilkesi, bariz paradoksu çözmede çok önemliydi.

• Bilgi kavramı resmi olarak termodinamik ile ilişkilidir. Halk arasında bilgi düzeni ölçer ve entropi düzensizliği ölçer.
• Bilgi, ikili basamaklar veya bitler olarak nicelenir. Sembolik olarak 0 ve 1 ile temsil edilir.
• Günümüzün dijital bilgi teknolojisinin her yönü bilgi teorisine bağlıdır.

• Bilgi işleme, bitlerin çevrilmesiyle elde edilir.
• Hesaplamanın tarihi antik Yunan Antikythera mekanizmasını, Blaise Pascal, Gottfried Wilhelm Leibniz, Charles Babbage, Ada Lovelace, Norbert Wiener, Konrad Zuse, Claude Shannon ve Alan Turing'i içerir.
• Kurt Gödel'in Gregory Chaitin tarafından genişletilen matematiksel eksikliği, hesaplamadaki karşılığını durma probleminde bulur.
• Hesaplama, karmaşıklığın basitliği ilkesini uygulayan en önemli örnektir. Görünüşte basit olan programlar, büyük bir karmaşıklık yaratma gücüne sahiptir. Fraktalları düşünün. Stephen Wolfram, gerçekliğin bu önemli gerçeğine ilk işaret edenlerden biriydi.

• Bir kübit, 0 ve 1 durumlarının kuantum süperpozisyonudur. Her temel parçacık, bir kübiti, örneğin, yukarı ve aşağı dönüş durumları olarak kodlayabilir.
• Sonuç olarak, kuantum mekaniğinde gerçekleştirilen herhangi bir ölçüm, evet/hayır veya 0/1 yanıtı veren, doğanın bir sorgulamasıdır. Başka bir deyişle, üst üste bindirilmiş bir kübit gözlemlendiğinde, bir bitlik klasik bilgiyi açığa çıkarır.
• Kuantum bilgisinin tarihi, Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley'de psychedelic, Doğu mistisizmi ve parapsikoloji ile uğraşan bir grup hippi fizikçinin çalışmasından ilham alan klonlama yok teoremi ile başladı.
• Bugün, "ikinci kuantum devrimi", kuantum ışınlama ve dolaşıklık da dahil olmak üzere kuantum bilgisi ve kuantum hesaplamanın mümkün kıldığı teknolojik gelişmelerle tanımlanmaktadır. Geçen yüzyılın sonlarına doğru gelişmeye başladı.
• Kuantum bilgisi, kuantum mekaniğini anlamak için yeni yaklaşımlara ilham verdi. Kuantum dünyası, bilgi-kuramsal bir bakış açısıyla bakıldığında daha az kafa karıştırıcı görünüyor. Aslında, QBism ve ilişkisel kuantum mekaniği, kuantum bilgisi tarafından teşvik edilen kuantum mekaniğinin iki yeni yorumudur.
• 2022 fizik Nobel ödülü, kuantum bilgisiyle, yani dolaşıklık bağlamında ilgiliydi. Üç ödül sahibinden biri olan Anton Zeilinger bir keresinde şöyle haykırmıştı: "İnandığım ama kanıtlayamadığım şey, kuantum fiziğinin bilgi ve gerçeklik arasındaki ayrımı bırakmamızı gerektirdiğidir."
• Kuantum bilgisi yok edilemez. Enerji veya madde gibi temel olarak korunan bir niceliktir.

• Tarihsel olarak, Richard Feynman, 1981'de kuantum bilgisayarlara olan ilk ilgiyi ateşledi. Dört yıl sonra, David Deutsch, dolaşık kübitlerin, klasik bilgisayarlar için elde edilemeyen hesaplama güçlerinin kilidini nasıl açabileceğini gösterdi.
• Kuantum mekaniğini kavramsal olarak anlamak imkansız olduğu gibi, kuantum hesaplama da öyle ve bu konuda yazılanların çoğu yanlış.
• Teorik bilgisayar bilimcisi Scott Aaronson, kuantum hesaplama sanatının, doğru cevabı veren süperpozisyonların "yapıcı ve yıkıcı bir girişim modelinin koreografisini" yapmak olduğunu açıklıyor.
• Seth Lloyd, tüm evreni bir kuantum bilgisayar olarak anlıyor. Temel parçacıklar etkileşime girdiklerinde bilgi alışverişinde bulunurlar ve böylece hesaplama yaparlar. Bugüne kadar, evren 10⁹⁰ bit üzerinde en fazla 10¹²⁰ mantıksal işlem gerçekleştirebilmiştir. Dahası, herhangi bir kuantum simülasyonu, simüle ettiğinden çok da farklı değildir.
• Kuantum bilgisayarlar şu anda, herhangi bir dijital bilgi işlemenin temel bir bileşeni olan hata düzeltme kapasiteleri nedeniyle ciddi şekilde kısıtlanmıştır.

• Stephen Hawking, kara deliklerin termal enerji yayarak kara delik termodinamiğine yol açtığını keşfetti.
• Jacob Bekenstein, bir kara deliğin entropisinin yalnızca yüzey alanıyla ilişkili olduğunu fark etti. Başka bir deyişle, bir kara deliğin toplam bilgi içeriği, hacminde değil, onu içeren olay ufkunun yüzeyinde depolanır. Holografinin ilk işaretleri ortaya çıktı.
• Bekenstein daha sonra bunun sadece kara delikler için geçerli olmadığını fark etti. Bir uzay hacminin bilgi içeriği, yüzeyi tarafından sınırlandırılmıştır. Uzay, Planck hacmi başına yaklaşık bir bitlik bilgi kapasitesiyle vokselleşir. Uzayın bir bölgesine daha fazla bilgi sığdırırsanız, bir kara delik oluşmalıdır.
• Gerard 't Hooft ve daha sonra Leonard Susskind ve Raphael Bousso tarafından sicim teorisi bağlamında bir holografik ilke dile getirildi. Bununla birlikte, holografinin en ünlü uygulaması, birçok kişi tarafından sicim teorisinin en alakalı çıktısı olarak görülen Juan Maldacena'nın AdS/CFT yazışmasıdır. Bu çerçevede, beş boyutlu bir kuantum yerçekimi teorisi, dört boyutlu sınırında yerçekimi olmayan bir kuantum alan teorisine eşdeğerdir.
• Kara delikler ışıdıkça buharlaşırlar. Bu bizi fizikteki en ünlü bilmecelerden birine götürür: Kara delik bilgi paradoksu. Yani karadelik yok olduğunda içindeki bilgilere ne olur? Son zamanlarda, solucan deliklerinin, holografik ilkenin, ortaya çıkan uzay-zamanın, kuantum dolaşıklığının ve kuantum bilgisayarların çok teknik bir karışımına yol açan ilerleme kaydedildi.
• Son teknoloji teorilerden biri, Einstein'ın genel göreliliğinden ortaya çıkan uzay-zamandaki yerel olmayan bağlantılar olan solucan deliklerinin kuantum dolaşıklığına eşdeğer olduğunu iddia ediyor. Esasen teori, uzay-zamanın ortaya çıkan bir fenomen olduğunu belirtir. Fikir ER=EPR olarak kodlanmıştır.

• Bir sistemin karmaşıklığını açıklamak için bilgi gereklidir; örneğin, algoritmik bilgi teorisinden algoritmik karmaşıklık.
• Genel olarak konuşursak, evren son derece düşük bir entropi durumundan evrimleşmiştir ve bunu uzak gelecekte maksimize edecektir. Karmaşıklık, aksine, entropi arttıkça büyür ve sonra kaybolur.
• Beklenmedik bir şekilde entropi, kendi kendini organize eden yapı oluşumunun itici gücüdür. Denge dışı termodinamik, Ilya Prigogine tarafından keşfedilen, enerji tüketen yapılar denen şeyin ayrıntılarını açıklar. Bunlar, çevreden yüksek kaliteli, düşük entropili enerjiyi verimli bir şekilde emebilen ve ısıyı geri dağıtabilen, böylece termal dengenin dayattığı ölüm cezasından geçici olarak kurtulabilen madde konfigürasyonlarıdır. Örnekler, akan sudaki girdaplar, Jüpiter'in Büyük Kırmızı Noktası, konveksiyon hücreleri ve reaksiyon-difüzyon sistemleridir. Termodinamiğin ikinci yasasının belirttiği gibi, evrendeki genel entropi artarken, tüketen yapılar geçici olarak düşük entropi cepleri olarak düzenlenir.
• Jeremy England, tüketen adaptasyonu resmileştirerek tüketen yapılar üzerindeki çalışmasına devam etti. Spesifik olarak, kendini kopyalamanın nasıl verimli bir dağıtma mekanizması olduğunu gösterdi. Organik yaşam artık enerjiyi verimli bir şekilde dağıtan ve evrenin entropisini artıran metabolik yollar olarak anlaşılabilir. Hayat kozmik bir tesadüf değil, evrensel organizasyonun teleolojik bir gücünün ifadesidir.
• Bilgi, canlı organizmalar bağlamında tam potansiyeline ulaşır: artık anlamı vardır. Biyolojik sistemlerde aracılık, kasıtlılık, irade ve amaç semantik bilgi ile ilgilidir. Bu, bir organizmanın, düşük entropili bir durumda varlığını sürdürmesine izin veren çevresi hakkında sahip olduğu anlamlı bilgidir. Aslında, çevresi hakkında bilgi kaydetmek ve maksimum enerji verimliliği ile çalışmak için inşa edilen herhangi bir sistem tahmine dayalı olmalıdır. Nedensel entropik kuvvetler teorisi, zekanın ortaya çıkışını entropi maksimizasyonu açısından tanımlar. Yaşam ve biliş, kozmik bilgi işlemenin sonuçlarıdır.

• Gerçekliğin özünde, bilgi ile beslenmesi gereken bir hesaplama motoru buluyoruz gibi görünüyor. Bu bilgi ontolojisi ilk olarak seçkin fizikçiler John Wheeler ve Carl Friedrich von Weizsäcker tarafından desteklendi. Wheeler ünlü bir şekilde "bitten" diye haykırdı.
• B. Roy Frieden, aşırı fiziksel bilgi ilkesini öne sürdü. Fisher bilgisine dayanan bu çerçeveyi kullanarak, fizik için birleştirici bir ilke buldu. Spesifik olarak, Newton'un ikinci yasasını, Lorentz dönüşümlerini, klasik elektrodinamiği, Einstein'ın yerçekimini tanımlayan alan denklemlerini, istatistiksel fiziği ve göreli kuantum mekaniğinin dalga denklemlerini türetebilirdi. Dahası, ölçekleme yasalarının Frieden ilkesinden de doğal olarak nasıl ortaya çıktığı gösterilebilir. Bilgi geometrisi, Fisher bilgisini genelleştirir ve karmaşık sistemleri incelemek için yararlı bir araçtır.
• Bilgi felsefesi, bilgi ve enformasyonun aynı kavramsal ailenin üyeleri olduğunu belirtir.
• Dijital ontoloji, gerçekliğin nihai doğasının dijital olduğu ve evrenin bir hesaplama sistemi olduğu fikridir. Bu felsefenin hesaplama ve bilgi üzerine çalışan birçok savunucusu vardır. Kavram aynı zamanda dijital fizik olarak da bilinir. Ancak bilgi filozofu Luciano Floridi, bilgisel bir yapısal gerçekçilik önerir ve dijital bir ontolojiyi reddeder.
• Holografi bir teoriler ikiliği sunar. Başka bir deyişle, bir hacmin hacmiyle ilgili bir temsilin, onu çevreleyen yüzey alanı üzerinde ifade edilen bir başka temsile denkliği. Bazı akademisyenler, dualitenin altında bilgiyle ilgili daha temel bir teori olduğundan şüpheleniyorlar. Genel olarak, holografinin kuantum yerçekiminin temel bir ilkesi olduğu varsayılmaktadır.

• Temel fiziği açıklamayı amaçlayan yeni bir teori, Deutsch ve Chiara Marletto tarafından geliştirilen yapıcı teori olarak adlandırılır. Karşı-olgusal açıklamalarla, yani gerçekleşmiş olabilecek olaylarla ilgilenir. Bilgi kilit bir rol oynar. Yapıcı teori, termodinamiğin ikinci yasasını kuantum bilgisi açısından açıklamak için kullanılmıştır. Tam çembere geldik. Termodinamikten, özellikle entropi ve bilgi arasındaki ilişkiden başlayarak, bilgi-teorik paradigması, bilginin ontolojik ilkel olma potansiyelinin yanı sıra, yalnızca termodinamiğin altında yatan kuantum bilgisini bulmak için ortaya çıkarıldı.
• Metafiziksel olarak, çoğu bilim insanı fizikalizmi desteklemektedir. Bu, gerçekliğin temellerinde, bilinç dahil her şeyin türetilebileceği fiziksel bir temel bulduğumuz şeklindeki sağduyulu ama naif bir varsayımdır. Dahası, gerçeklik gözlemciden bağımsız olarak anlaşılır. Bu felsefi eğilim, kökten farklı bir ontolojiye ve Dünya'da karmaşıklığın açıklanamaz bir şekilde ortaya çıkışına işaret eden, yüzyılı aşkın bir süredir kuantum tuhaflığı karşısında bile, birçokları için aziz bir inanç haline geldi. Dahası, modern zihin filozofları, fizikalizmin bilincin öznel doğasını açıklamadaki başarısızlığını, yanlış bilgilendirilmiş olduğunun bir başka göstergesi olarak görürler. Belki de bilginin metafiziği, fizikçilerin, gerçekliğin bizim için ontolojik düzeyde anlamlı olması gerektiği umudunu ortadan kaldırmasına yardımcı olabilir. özellikle, bilgi, indirgemecinin gerçekliğin tekil bir temeline ilişkin hayalini gerçekleştiriyor gibi görünüyor. Bilgi kavramı tarafından verilen çok yönlü ve güçlü bağlam, onu, kozmik karmaşıklığın türetildiği uzayı, zamanı ve maddeyi aşan, muhtemelen ontolojik bir ilkel yapar.
• Bir sonraki soru, bilincin bilgi-kuramsal paradigmaya nasıl uyduğu.

¹Yukarıdakiler, şu anda gerçekliğin ve bilincin temel doğası hakkında yazmakta olduğum bir kitabın 3. Bölümünün çok özlü bir özetidir. Çalışma başlığı Sapient Cosmos: Bilim ve Felsefenin Modern Zaman Sentezi Bize Bilginin, Karmaşıklığın, Bilincin ve Anlamın Ortaya Çıkışı Hakkında Ne Öğretiyor ? Daha fazla bilgi için bu gönderiye bakın .

Önceki gönderiler şunları içerir:

1. Zihin hakkında düşünmek
2. Fizik ve Felsefe
3. Bilim Felsefesi: Kendine Özgü Bir Başlangıç