Про квантовые вычисления и свободу воли
Хабр, привет! Хочу поделиться своими размышлениями, которые возникли в результате изучения вопросов, связанных с квантовыми вычислениями. Прошу прощения за то, что в посте нет картинки, но думаю, что любое изображение будет лишь сбивать с толку и уводить от сути вопроса. Буду рад если кто-нибудь что-либо прокомментирует и поможет мне глубже разобраться в этих вопросах…
Постановка проблемы
Начну с того, что для построения квантовых компьютеров нужна довольно твердая теоретическая основа, свободная от парадоксов и противоречий. Квантовая механика появилась достаточно давно, но она была неполной из-за известных всем нестыковок.
Самым главным препятствием на пути на мой взгляд, являлась то, что никак не удавалось формализовать понятие коллапса волновой функции. И исключить из процесса измерения роль субъективного сознания. Как теорию не выворачивали наизнанку в разных интерпретациях, все равно все сводилось, что должен где-то быть наблюдатель, который в конце концов и решит, что действительно происходит. Абсурдность ситуации подытожил Эйнштейн, как всегда в своей ироничной, но довольно жесткой ко всем фантазерам манере: «Неужели Вы правда думаете, что Луна не существует, пока Вы на нее не смотрите». Но несмотря на это, сам Эйнштейн так и не смог выдвинуть концепцию, снимающую противоречия и находящуюся в согласии с результатами экспериментов.
Экзистенциальная интерпретация
Тем не менее со времен Эйнштейна наука не стояла на месте и было проведена масса экспериментов, примерно очертивших ландшафт квантовой реальности. Наиболее важное направление экспериментов — это опровержение теории скрытых параметров и изучение запутанности частиц. Фантазии экспериментаторов можно только позавидовать. Из самых смелых по своей абсурдности экспериментов был такой:, а давайте мы сначала проведем измерения над частицами, а только потом когда-нибудь их запутаем. Конечно, ничего не помогло — частицы при измерениях все равно вели себя, как единое целое, даже если запутали их уже после эксперимента. Что наводит уже совсем на интересные мысли.
Физики начали беспокоится, что все имеющиеся интерпретации ограничивали научную мысль и стали искать решение проблемы. Результатом этих усилий стала так называемая «экзистенциальная интерпретация» квантовой механики, а основными ее понятиями стали декогеренция, рекогеренция, и теория непрерывных измерений. Думаю ключевым научным трудом по этому вопросу стала статья:
В. Зурек ДЕКОГЕРЕНЦИЯ И ПЕРЕХОД ОТ КВАНТОВОГО МИРА К КЛАССИЧЕСКОМУ Los Alamos Science, Number 27 2002.
Основной смысл экзистенциальной интерпретации в классических понятиях был следующим: в качестве наблюдателя и измерительного прибора объявлялась вся вселенная, а точнее все взаимодействующие с исследуемыми частицами квантовые подсистемы. И классические свойства объекта возникают в результате усреднения по всем этим взаимодействиям.
Основное, что дала эта теория было в том, что теперь мы могли заняться описанием мира в чисто квантовых понятиях, не заботясь о том, как это выглядит в, так сказать, реальном мире. К классическим свойствам объектов мы теперь можем перейти в любой момент используя математический аппарат декогеренции.
Странный чисто квантовый мир
Была сразу сделана масса выводов о фундаментальных свойствах чисто квантового мира. Все это подразумевалось и раньше, только теперь обрело более конкретную и устойчивую форму. Вот несколько интересных выводов о квантовых системах:
- Квантовую систему принципиально нельзя скопировать (с оговоркой — не разрушив ее, что по сути не важно). Немного отвлекаясь скажу, что это снимает известный философский парадокс копирования разума. Так как его принципиально нельзя скопировать.
- Две квантовые системы однажды пришедшие во взаимодействие уже нельзя принципиально разделить и рассматривать отдельно друг от друга.
- Обладая полной информацией о квантовой системе, мы тем не менее не можем того же сказать о ее составляющих. Это трудно представить, потому что в классической физике все наоборот — мы получаем полное знание о системе, только если полностью опишем ее составляющие, и плюс опишем взаимодействие между ними.
Интересны также следствия приложения теории декогеренции к космологии. Согласно чистому квантовому описанию вселенная произошла, а точнее непрерывно происходит, из так называемого нелокального квантового источника. Физические законы появляются в результате взаимодействия квантовых составляющих этого источника между собой. Происходит как бы конденсация реальности. Еще можно представить классический мир, как интерференционную картину квантовой реальности. Все физические величины и константы получились в результате консенсуса квантовых составляющих.
Можно примерно представить это, как если бы мы запустили на материк кучу людей и пронаблюдали, как из них формируется государство со своими законами. Или процесс формирования технических стандартов. Вопрос почему масса электрона так удачно соотносится с массой протона, и все прочие вопросы по удачному соотношению фундаментальных постоянных выглядит теперь примерно как «Почему батарейки ААА так удачно влезают в радиоприемники и фонарики».
В принципе устройство нашей вселенной, как части квантового универсума может быть объяснено с позиций так называемого квантового дарвинизма (есть такая теория — квантовые состояния борются за право участвовать в декогеренции) и слабого антропного принципа (куда же без него :)
Таким образом все физические величины являются проекцией квантовой информации на консенсусный базис. И управляя квантовой информацией мы можем делать с этими величинами что угодно (что и происходит при работе квантовых компьютеров).
Так что там со свободой воли?
Возвращаясь к аналогии с государством, я хотел бы еще немного порассуждать в этих терминах.
Можно представить страну в которой законы носят не запретительный характер, а разрешительный. Допустим, сначала говорится, что все вообще запрещено, если это не разрешено каким-либо законом. Затем, допустим, для того чтобы граждане могли иметь способность дышать выпустить серию законов. Первый закон разрешает гражданам иметь легкие и другие органы дыхания. Второй закон разрешает им соприкасаться с воздухом. Третий — делать вдох. Четвертый делать выдох. И так далее.
Ясно, что это полный бред и страна с таким подходом долго не протянет. Правильнее другой подход. Сначала декларируется всем и везде право жить и как частный случай — дышать. Чтобы никто про это не дай Бог не забыл, это записывается в Конституции. Далее в законах идут только ограничения, требуемые для комфортного сожительства и дыхания граждан — например — не курить в общественных местах.
Часто можно встретить фразы типа — вот ведь в Конституции, все как здорово написано — мы имеем право на жилье, образование, медицинскую помощь, обучение –, а на деле этого ничего нет. Эти вопросы отражают примитивный взгляд на то как действует юридическая система, да и любая другая основанная на консенсусе суверенных составляющих.
Удивительно, но классическое не квантовое описание мира носит именно разрешительный характер, отсюда вся его неспособность объяснить многие явления.
С точки зрения чистого квантового описания мира вопрос «Как возникает свобода воли из физических законов?» неверен и наивен. Правильный вопрос будет звучать так — «Каким образом физические законы, установленные взаимодействиями, ограничивают свободу воли, изначально присущую квантовым системам?».
Ведь квантовая система без взаимодействий полностью свободна — она находится сразу во всех своих состояниях сразу и достигла всего, чего только возможно.
Вас пригласили сразу на две вечеринки. Ваша квантовая сущность рвется сразу и туда и туда. И мысленно, в царстве абсолютной свободы, Вы уже побывали и там и там. Но законы декогеренции говорят Вам что вечеринки разделены в пространстве. И в одно и то же время вы можете быть либо там, либо там. Вы в результате делаете выбор с какой-то вероятностью, которая зависит только от вашего свободного суверенного изъявления воли.
А может вообще на вечеринку не ходить, а остаться дома?
