Митът за многоличието и дилемата за квантовите изчисления

Мултивселената не е прогресивна наука. Фалшифицируемите алтернативи могат да бъдат пагубни за квантовите изчисления.

Снимка на Лука Баджио на Unsplash

НЕ съм МАТЕМАТИК, физик или дори космолог, но аз знам логиката. Прекарвам доста време, обмисляйки сложни проблеми и нещо не се събира. Това, което не се добавя, е модната представа, че има мултиверс. Освен, че е ненаучен, една научна алтернатива на мултивселената може да доведе до драстични последствия върху жизнеспособността на квантовите изчисления.

И така, какво е мултивселената?

Да вървим с определението на космолога Макс Тегмарк. Според Тегмарк има четири нива на мултивселената:

  • ниво 1: нашата Вселена отвъд онова, което се наблюдава
  • ниво 2: други вселени с различни физични константи
  • ниво 3: интерпретация на квантова механика в много светове
  • ниво 4: колекцията на всички вселени

Мога да разбера мултивселената на ниво 1, защото поради скоростта на светлината и непрекъснатото разширяване на Вселената можем да наблюдаваме само „обем на Хъбъл“ на нашата Вселена. Помислете за това като за сходство с загубата в мъгла. Можете да видите, да речем пет метра във всички посоки и докато се движите тази сфера на видимост се движи с вас. Същото е и за наблюдаване на Вселената от точка в космоса, но ефектът се ражда от разширяване спрямо скоростта на светлината.

Аз съм мултиверсите от ниво 2, 3 и ниво 4 по няколко причини. За да разберем защо се боря с това, трябва да се върнем към някои основи, а именно това, което представлява добра наука.

Глупостта на разчитането единствено на математиката е, че можем да стигнем до дилема, при която теорията работи математически, но няма начин да направим наблюдение, което да докаже или опровергае хипотезата.

Добра и лоша наука

За да напредне науката, трябва да имаме тестируема хипотеза, такава, при която науката се основава на наблюдение. Математиката е отличен инструмент за кодиране на наблюдението и извършване на прогнози; математиката сама по себе си обаче не е равнопоставена по отношение на наблюдението. Глупостта на разчитането единствено на математиката е, че можем да стигнем до дилема, при която теорията работи математически, но няма начин да направим наблюдение, което да докаже или опровергае хипотезата. Случаят за мултивселената е основан на несъстоятелна хипотеза.

И така, какви са аргументите за мултивселената? Като цяло те попадат в две категории:

  • Антропичният принцип
  • Съществуването на универсална вълнова функция в квантовата механика

Антропичният принцип се стреми да обясни защо Вселената е добре настроена, за да поддържа живота. Принципът идва в две форми; силен и слаб. Силният антропичен принцип гласи, че Вселената е принудена да създава съзнателен и сапиен живот. Слабият антропичен принцип гласи, че нашата Вселена е създала живот в резултат на „фина настройка“. Тази „фина настройка“ е една от многото възможни комбинации от условия, които съществуват във всички мултиверси на ниво 2. Следователно, слабият антропичен принцип се използва за подпомагане на мултивселената от ниво 2. В рамките на безкрайна колекция от вселени, човек ще съществува с точното прецизиране, което имаме във нашата вселена.

След това се използва квантова механика, за да се обясни мултивселентното ниво 3. Наблюденията в квантовата механика не могат да бъдат предвидени абсолютно; вместо това резултатът съществува като вероятност (или вероятностна вълна). Измерването не води до срив на вълновата функция. Вместо това всяка от вероятностите се раздели (т.е. съществуването на универсална вълнова функция), за да създаде своя собствена вселена от ниво 3 със собствена история.

Мултиленсът от ниво 4 след това го отвежда до крайност. Освен че е колекция от всички вселени от ниво 1 до ниво 3, мултиверсът на ниво 4 в теорията на Тегмарк е върховният ансамбъл, който не се определя от математиката, а е математика. Математическото съществуване е физическото съществуване.

Доказване на мултивселената

И така, как да докажем съществуването на мултивселената? Е, това е трудността, не можем. Това е разследваща задънена улица. Останалите вселени от ниво 2 нататък нямат причинен ефект върху нашата Вселена, така че никога няма да разберем. Въпреки че мултивселената се разглежда от мнозина като наука, в действителност това не е нищо повече от мит, основан на философска гледна точка. И така, как да обясним наблюдаваните факти, които множествените „митиматици“ се опитват да обяснят и какво би представлявало добра философия?

Мултиверсителите се опитват да преминат към единна теория за всичко (ToE) чрез обяснение на проблема с измерванията в квантовата механика и чрез насърчаване на тяхното убеждение, че Вселената е математическа. Като философски резерв те използват слабия антропичен принцип, заедно с бръснача на Окам. Вече обсъдих науката или по-скоро липсата на наука, за да обясня мултивселената. От философска страна, слабият антропичен принцип, подобно на мултиверсите, е неустойчива теория, която не дава фалшифицируеми прогнози, следователно, докато поставя основните въпроси на „защо ние и защо тази вселена?“, Тя не трябва да представлява част от науката и трябва да се мисли като съображение, а не като принцип. Бръсначът на Occam е принципът, че най-простото решение обикновено е правилното. Въпреки че мултивселената не звучи като просто решение, привържениците й твърдят, че е по-просто, отколкото да се опитвате да обясните антропния принцип по друг начин. Това е спорно и в двете посоки; обаче бръсначът на Occam трябва да се използва само като ръководство, а не за арбитър и както видяхме, антропичният принцип не е принцип, а внимание.

Алтернатива

... независимо дали е правилно или грешно, то е фалшифицируемо и може да се използва като програма за придвижване на науката напред, а не да ни сваля в задънена улица.

За да премахнем това, трябва да се върнем към някои основни принципи. Пейзажът, в който оперират мултиверситерите, е един от неизменните закони, създадени от математиката, съществуващи от раждането на нашата Вселена, т.е. математическата структура. Противоположното мнение би било, че законите на нашата Вселена са се развили с течение на времето и че математиката може да кодифицира тези закони, но математиката не ги създава. Този алтернативен възглед, популяризиран от философи като Роберто Унгер и физици като Лий Смолин, се присъединява към основния поток, като предполага, че има само една единствена вселена и тя не е математическа.

Предимството на този алтернативен възглед, независимо дали е правилно или грешно, е фалшифицируемо и може да се използва като програма за придвижване на науката напред, а не да ни сваля в задънена улица. Тази единствена вселена може да е една от многото в последователност (или отскачащи), родена от срив, след това повторно раждане, но за да напреднем научно, трябва да се стремим да докажем / опровергаем всичко, което можем абсолютно в тази вселена.

За да се разработи тази единствена вселена, вместо законите на физиката да се движат от математиката, законите могат да се смятат за еволюиращи. Когато във времето са се случили достатъчно сценарии с подобна сложност, се е развил закон. Законът не е абсолютен, а сближаване с подробността на наблюдението. Това законотворчество се разгражда на квантово ниво, защото закон не е абсолютно правило за всички отделни компоненти, а статистическо приближение за повтарящ се резултат.

Последици за квантовите изчисления

Този нов проблем, който поставя квантовата механика, има потенциално катастрофални последици за бъдещето на квантовите изчисления. Предложени са много квантови теории за обяснение на разпадането на законите на квантово ниво. Мултиверсителите твърдят, че всички вероятности съществуват, макар и в различни вселени от ниво 3. Въпреки това, като част от теорията за единната вселена имаме истинската интерпретация на ансамбъла. Това тълкуване предполага, че квантовата динамика е валидна само за системи, които имат копия, и затова наблюдаваме само квантовата динамика в много малката с много копия. Когато се увеличат, макроскопичните тела не се описват от квантовата механика, тъй като не са част от ансамбъл от копия.

... е време да върнем науката на дневен ред и да работим с това, което имаме във нашата вселена.

Дилемата при квантовите изчисления е, че ние приемаме валидността на теориите, които не могат да бъдат тествани. Ако теорията за мултивселената е грешна и теорията на единната вселена е правилна заедно с интерпретацията на реалния ансамбъл, това може да означава, че никога няма да можем да надхвърлим точка на сложност с квантовите компютри. Това е така, тъй като сложността на квантовия компютър увеличава шансовете да има точни копия на конфигурацията другаде във Вселената. Тъй като единствената вселена е фалшифицируема теория, със сигурност това трябва да бъде фокус за изследване.

Мисля, че е време да поставим отново науката на дневен ред и да работим с това, което имаме в нашата Вселена, за да напреднем, доколкото можем научно, преди да започнем да се тревожим за други вселени.

За повече информация относно квантовите изчисления Адриан Фърн е написал отлична статия тук.