Субъективность квантового индетерминизма

[phys2010]

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.

[Aspirant_Cat]

Сообщение от VesterBro

Цитата:
Сообщение от Толич Посмотреть сообщение
Объективно существующий, но непознаваемый мир - это еще у Канта было
Вот и мне оно сразу вспомнилось.

А мне Платон вспомнился: образ пещеры, истинный мир и наблюдаемый. А потом Аристотель с его формами, Лейбниц с его монадами и лучшим из миров и т.д. Имхо, двоемирие и многомирие - избитый философский вопрос...
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.

[Paul Kellerman]

Дамы и господа, большая просьба не съезжать в общефилософскую степь, меня
интересует физики и математика, и наш зал дискуссии физико-математический.

Сообщение от phys2010

мировая линия (детерминированного) события в многомерном мире в нашем четырехмерном мире
будет уже индетерминированой (если вложение "наблюдаемого мира" в многомерный "объективный мир" не фиксировано)

Вот это меня больше всего интересует... Допустим, упрощенно говоря, событие
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?

[phys2010]

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).

[mbk]

Сообщение от phys2010

в каждый момент времени

Что это за время? Четвертая координата образа?

[phys2010]

Сообщение от mbk

Что это за время? Четвертая координата образа?

"Наблюдаемый мир" и "объективный мир" рассматриваются как 4-мерное и n-мерное пр-ва Минковского, где время является одной из координат. Выражение "в данный момент времени" означает, что мы рассматриваем событие, временная коодината которого имеет заданное (фиксированное) значение. Выражение "в каждый" означает, что рассматриваются все допустимые моменты времени из заданного интервала (или конечного множества, если рассматривается конечное число событий). Кстати, что за "образ" Вы имеете ввиду?

[mbk]

Сообщение от phys2010

Кстати, что за "образ" Вы имеете ввиду?

Множество достижимых значений координат четырехмерного пространства при указанном вложении (для меня здесь привычнее термин "отображение").

[phys2010]

Сообщение от mbk

Множество достижимых значений координат четырехмерного пространства при указанном

отображении. Ага ... Тогда ситуацию мы представляем одинаково

[Paul Kellerman]

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.

[phys2010]

Сообщение от PavelAR

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.

Похожие идеи изложены в статье "Сингулярный компьютер" (Б. Карр, С. Гиддингс):
"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