Sadece Schrödinger'in kedilerini tanıyorsunuz. Büyük bilim adamları hakkında kaç tane evcil canavar tanıyorsunuz?
Bu makale, "Bilimi Eve Getir" adlı herkese açık bir hesaptan yeniden oluşturulmuştur (ID: getsciencehome)
Bilim adamlarının yaptığı en sevilen şey gözlerini bırakıp rüya görmeye başlamaktır. Tıpkı sizin hayalleriniz gibi, onlar da evcil hayvanlarını hayallerinde tutmayı severler. En ünlüsü Schrödinger'in kedisidir. Ama Xue'nin kedisi dışında, diğer sevimli evcil hayvanları duydun mu?
"
Maxwell Şeytanı
"
Termodinamikte, Maxwell'in iblisi, Schrödinger'in kedisinden sonra iyi bilinen bir fantezi yaratıktır. 19. yüzyılda bir fizikçi olan ve modern termodinamiğin kurucularından biri olan James Clerk Maxwell tarafından yaratılmış ve büyütülmüştür.
Maxwellin Maxwellin şeytanı yaratmasının temel amacı, termodinamiğin ikinci yasasının - ısıyı düşük sıcaklıktaki bir nesneden yüksek sıcaklıktaki bir nesneye başka etkiler olmadan aktarmanın imkansız olduğunu - ihlal edilebilecek olduğunu kanıtlamaktır.
Maxwell'in iblisinin evcil gücü: Kapalı bir sistemdeki herhangi bir nesnenin termodinamik durumunu ve entropisini belirleyebilir ve bunlara karşılık gelen işlemleri gerçekleştirebilir.
Ortada ayrı bir kapısı olan bir oda dolusu gaz olduğunu varsayalım Odanın sol tarafındaki gaz daha sıcak ve daha hızlı hareket ediyor. Odanın sağ tarafındaki gaz daha soğuktur ve daha yavaş hareket eder. Daha sonra orta kapı açılırsa soldaki ve sağdaki gaz karışmalı ve sonunda dengeye ulaşılır ve odanın entropisi artar. Normal şartlar altında işler bu şekilde ilerlemelidir, bu aynı zamanda termodinamiğin ikinci yasasının da öngörüsüdür.
Ancak Maxwellin evcil hayvanı kapıyı açabilir ve yüksek sıcaklıktaki gaz moleküllerinin odanın sıcak yarısına gitmesine izin verebilir. Yüksek sıcaklıktaki gaz daha soğuk tarafa koşmak istediğinde, kapıyı hızla kapatır. Aynı şey düşük sıcaklıktaki gaz için de geçerlidir. . Bu şekilde, Maxwell'in şeytanıyla, sadece farklı sıcaklıklardaki sol ve sağ gazlar karışmayacak, sıcaklık farkı da artacak, böylece odanın sistem entropisi artmayacak, o zaman termodinamiğin ikinci yasası bitecek mi?
Ancak daha sonra fizikçiler bu çelişkiyi yavaş yavaş çözdüler. Bilgiyi kaydetmenin aslında sistemin entropisini artırdığını ve bilgiyi silme işleminin de enerji açığa çıkardığını kanıtladılar. (Landauer'in prensibi) . Maxwell'in evcil hayvanı çok iyi biliniyorsa, sistemin bilgilerini kaydedebilmelidir ve ayrıca bölme kapısından bir gaz molekülü her geçtiğinde bu bilgiyi kaydetmelidir.
Bu bilgiyi ister süresiz olarak depoluyor, ister yeni bilgiler eklemeden önce siliyor olsun, kaçınılmaz olarak entropi artışına neden olacaktır. Bu nedenle, tüm oda sistemi termodinamiğin ikinci yasasını ihlal etmez.
Bununla birlikte, bazı insanlar daha sonra memnuniyetsizliklerini dile getirdiler ve Maxwell'in Zombi ve Termodinamiğin İkinci Yasası gibi daha da tuhaf evcil hayvanlar önerdiler. Şimdiye kadar Maxwell'in şeytanı hala fizikçilerin en sevdiği evcil hayvanlardan biri.
"
Laplace iblisi
"
19. yüzyılda Fransız matematikçi Laplace, Laplace iblisi adı verilen bir evcil hayvan yetiştirdi.
Laplaceın evcil hayvan gücü: Laplaceın evcil hayvanı, herhangi bir nesnenin herhangi bir zamanda kesin konumu gibi evrendeki her şeyi anlar.
Bu her şeyi bilen evcil hayvan aracılığıyla, Laplace, fizik tarihinde evrenin geçmişinin ve geleceğinin belirli bir zamanda evrenin durumundan çıkarılabileceğini öne süren ilk kişidir. Başka bir deyişle, Laplace iblisi her şeyin teorisidir.
Artık birçok fizik uygulaması Laplace iblisi fikrini uygulamaktadır. Bununla birlikte, Laplace iblisinin bazı ölümcül kusurları vardır, çünkü bazı fiziksel süreçler geriye doğru izlenemez. Örneğin, Yang Zhenning ve Li Zhengdao tarafından keşfedilen paritenin korunmaması ilkesine göre, bazı bilgiler belirli bir anda sonsuza kadar kaybolur ve o andan önceki tarihi yeniden inşa edemeyiz.
Ek olarak, kuantum mekaniği ve Laplace iblisinin de çelişkileri vardır. Kuantum mekaniğinin belirsizlik ilkesi, Laplace iblisinin (ve biz insanların) aynı anda mikroskobik parçacıkların konumu ve momentumu hakkında bilgi edinme yeteneğini sınırlar Başka bir deyişle, Laplace iblisi her şeyi bilemez.
"
Nietzsche Şeytanı
"
Pekala, burada fizikçilerle bir görüşmemiz var, Nietzsche'nin şişmiş bir filozof olması nedir?
Aslında Nietzsche de sevimli bir evcil hayvan yetiştirdi ve bu sevimli evcil hayvanın sonraki nesillerin fizik ve matematiği üzerinde büyük bir etkisi var. Nietzsche bu periyi 1882'de "Mutlu Bilim" te önerdi.
Nietzschenin evcil hayvan gücü: Nietzschenin evcil hayvan işlevi, yukarıdaki birkaç sevimli canavardan daha yıldırıcıdır. Nietzsche, evcil hayvanının evrendeki herhangi bir olayı kontrol ettiğini ve bu olayların büyük ya da küçük olmasına bakılmaksızın tekrar tekrar gerçekleşmesini sağlayabileceğini söyledi.
Buna ne dersin?
Bir düşünün, ister mutlu ister üzgün olun, bu acıları veya mutluluğu defalarca tekrar edeceksiniz Nietzsche'nin iblisinin iradesine karşı gelemeyiz, ancak sonsuz bir döngüye tekrar tekrar düşebiliriz. Bu evrenin gelecekte ne deneyimleyeceği, şimdi ne deneyimleyeceği ve geçmişte yaşayacağı arasında hiçbir fark yoktur.
Başka bir çılgın Nietzsche saçmalığına benziyor, değil mi? Yani Nietzsche'nin iblisinin düşünceleri birçok bilim kurgu filminde ve Poincaré'nin regresyon teoreminde yansıtılıyor. Şimdi nasıl hissediyorsun?
Poincaré regresyon teoremi, herhangi bir sonlu sistem için, başlangıç durumuna yakın olarak sonsuza kadar yeniden enkarne olacağını söyler. Harmonik osilatör bir örnektir. Poincaré regresyon teoremi daha sonra kaos teorisine uygulandı ve aynı zamanda Liu Cixin'in "Üç-cisim" in ilham kaynağı olan üç cisim problemini açıklamak için kullanıldı.
"
Darwin Demon
"
Bu sevimli evcil hayvan Darwin tarafından yetiştirilmedi, daha sonra Darwin'in teorisine dayanarak biyologlar tarafından yaratıldı.
Darwin'in iblisin evcil hayvanı gücü: Tüm genetik uygunluğunu aynı anda optimuma ayarlayabilir, böylece çevreye yavaşça adapte olmak zorunda kalmaz, ancak çevreye hemen adapte olabilir.
Elbette gerçekte Darwin'in şeytanı diye bir kötülük yoktur. Biyologlar, eğer mevcutsa, teoride doğumdan hemen sonra çoğalabileceğini ve ölüm olmaksızın sonsuza kadar çoğalabileceğini söylüyorlar. Bu durum açıkça termodinamik yasalarını ihlal ediyor.
"
Peygamber
Newcomb Paradoksu
"
Bu öngörücü, Amerikalı teorik fizikçi William Newcomb tarafından yaratılan Newcomb paradoksunun kilit oyuncularından biridir.
Newcomb'un Paradoksu nedir? Bu, oyun teorisinde klasik bir düşünce deneyidir. Oyunda bir oyuncu ve bir peygamber ve iki kutu A ve B var.
-
A'da her zaman 1000 $ olacaktır ve oyuncu bunu bilir.
-
B'deki para miktarı bilinmiyor ve kehanete bağlı. Oyuncu, tahminin B'deki para miktarını belirlediğini bilir.
Oyuncu, B veya 2 kutu almayı seçmelidir.
Peygamber oyuncunun 2 kutu alacağını tahmin ederse, o zaman B kutusunda hiçbir şey yoktur. Peygamber, oyuncunun 1 kutu alacağını tahmin ederse, 1 milyon dolar B kutusunda görünecektir.
Peki oyuncular ne yapmalı?
Peygamberin doğruluğunu bilmeden olası 4 sonuç
Peygamber sadece B kutusunu kontrol edebildiği için, en iyi strateji, peygamberin doğruluğu bilinmediğinde 2 kutuyu almaktır, böylece her durumda sonunda en az 1000 dolar olur, değil mi? Peki sorun nedir?
Peygamberin doğruluğu bir sorundur. Tahminci geleceği her zaman doğru tahmin edebildiğinden ve oyuncu bunu bildiğinden, 2 kutu alırsanız, B kutusu boş olmalıdır ve yalnızca 1000 $ alabilirsiniz. Yani en iyi strateji, 1 milyon alabilmeniz için yalnızca Kutu B'yi almaktır.
Özgür irade ve determinizmi içeren bu mesele, oyun teorisini ve kaos teorisini coşkulu kılmaktadır. Kaos teorisinde, eğer asla hata yapmayan böyle öngörücüler varsa ve insanlar bunu fark edebiliyorsa, insan düşünce süreci kaotik sistemlerin sonuçlarını çok farklı kılacaktır.
"
Descartes'ın Şeytanı
"
Bu, Descartes tarafından yetiştirilen çok güçlü bir iblistir. Nehirleri, dağları, gövdeleri ve rüyasında Descartes için tüm hisleri yarattı ve hatta Descartes için matematiksel mantık yarattı, bu da Descartes'ı buna inandırdı. .
Böyle şeytanlar varsa, insan duyuları güvenilmezdir ve duyulara dayanan fizik doğal olarak güvenilmezdir. Descartes gerçekten var olup olmadığından şüphe etmeli mi? Descartes şimdi ne yapmalı?
Descartes, tüm duyular ve fiziksel dünya sahte olsa bile, kişi her şeyden şüphe edebildiği sürece, şeytanın aldatmacasının kusurlu olduğunu ve kendilerinden şüphe duyan insanların gerçek olduğunu söyledi.
Şeytanın yaptığı taş döşeli taşlardan şüphe duyacak mı? Kukla kendinden şüphe edecek mi? Şeytan Descartes'ın bu dünyadan şüphe etmesine engel olamazsa, o zaman Descartes şeytan tarafından yaratılmamıştır. Descartes'ın ünlü sözünün kökeni budur - "Düşünüyorum, öyleyse varım".
Bu iblis, Descartes tarafından şüpheciliğini açıklamak için yaratıldı, yani tüm düşünceler sorgulanabilir ve her şeyden şüphe etmelisiniz. Ancak "her şeyden şüphe et" gerçeğinden, yani Descartes'ın ünlü "düşünüyorum, öyleyse varım" sözünden şüphe edilemez. Buna inanıyorsanız, Descartes'ın yüce iblisi düşüncelerinizi tamamen kontrol edemez ve siz var olmalısınız.
"Roko Şahmeranı"
Bu canavarın evcil gücü böyledir, geleceğin canavarıdır.Geçmişe dönecek ve varlığını öngören ama iradesini kasten ihlal edenleri cezalandıracaktır.
Roko'nun Basilisk'in yapay zekadaki uygulaması, gelecekte süper bir AI varsa, şimdiye geri dönecek ve ortaya çıkacağını bilen ancak doğumunu engelleyeceğini bilen herkesi cezalandıracak. (Yani Rokonun basiliski gerçekten varsa, dünyada artık yapay zekaya karşı çıkan insanlar olmamalı mı?)
Bu canavar, LessWrong adlı bilimsel bir forumda Roko adlı bir netizen tarafından yapılan bir düşünce deneyinden geliyor. Kesin bir şekilde kanıtlanmadı, ancak yine de Musk ve şu anki kız arkadaşı da dahil olmak üzere birçok insanın ilgisini çekiyor, ikisi de bu düşünce deneyinin hayranı.
"
Wigner'in arkadaşı
"
Çoğu insan yalnızca Schrödinger'in kedisini bilir, ancak Schrödingerin kedisinin bilmeyen bir devamı vardır. Bu devam filmi olmadan, belki artık Schrödinger'in kedisini bilmiyorsunuzdur.
Aslında, Schrödinger'in kedisi Schrödinger'in zamanında pek tanınmıyordu ve Schrödinger'in kendisi de yaşamı boyunca bu düşünce deneyinden pek bahsetmedi. Daha sonra, Macar matematikçi John von Neumann'ın etkisi altında, Schrödinger'in kedisi sadece akademide biraz popülerlik kazandı.
1960'larda, Macar fizikçi Eugene Wigner von Neumann'ın hayranı, Schrödinger'in kedisini başka bir sanal kişi, Wigner'in arkadaşı yaratmak için kullandı.
Wigner bu kişiye Dr. Muddle adını verdi ve Schrödinger'in kedi istismarı deneyini izole bir laboratuvarda gerçekleştirdi.
Kutudaki gerçeği görmeden önce, kalbi çalkantılıydı, bir süre kafası karıştı, bir süre mutlu, üst üste binmiş duygu durumundaydı, ancak diğerleri onun gerçek iç düşüncelerini anlamadı. Kutuyu açtığı an duyguları yatıştı. Kuantum mekaniği açısından gözlem, duygularının "çökmesine" neden oldu.
Wigner'ın bu evcil insan aracılığıyla göstermek istediği şey, bilinç durumundaki değişimin kuantum çöküşünün meydana geldiği an olduğudur.
Bu düşünce deneyi, Harvard Üniversitesi'nden ünlü filozof ve matematikçi Hilary Putnam tarafından görüldü. 1965'te Schrödingerin kedisi ve Wignerın arkadaşları hakkında bir makale yazdı ve bunu bir kitaba dahil etti. Sonra "Scientific American" Putnams üzerine bir kitap incelemesi yazdı ve Schrödinger'in kedisinin hikayesi resmiyet kazandı. Popüler bilim çevrelerinde popüler oldu.
Resim kaynağı ve referans malzemeleri:
https://www.nature.com/news/the-unavoidable-cost-of-computation-revealed-1.10186
https://blogs.scientificamerican.com/cocktail-party-physics/maxwells-demon-meets-quantum-dots/
https://en.wikiquote.org/wiki/Eternal_return
https://www.theguardian.com/science/alexs-adventures-in-numberland/2016/nov/28/newcombs-problem-divides-philosophers-which-side-are-you-on
https://plato.stanford.edu/entries/descartes-epistemology/
oxford referansı: Maxwell'in iblisi, Darwin'in iblisi
Editör: loulou
En Yeni 10 Popüler Makale
Görüntülemek için başlığa tıklayın
