Все из бита

Каждый рассказывает истории из своей жизни, если не для других, то хотя бы для себя. Разные истории. Разные варианты одной и той же истории. Но все они логичны. Мы пытаемся осмыслить прожитое и сделать выводы, которые помогут нам в будущем. 

Естественно, мы предпочитаем вспоминать истории полезные и приятные. Грустные истории нам не помогают и даже могут помешать. Истории о событиях 40-летней давности постепенно изменяются. Я с удивлением прочел в своих дневниковых записях описание событий, которые я теперь вспоминаю совсем не так.

Мы невольно подгоняем факты, чтобы собрать их в логичную цепь. “Я много работал и достиг … .” Мы предпочитаем не вспоминать те неожиданные счастливые совпадения, которые очень помогли успеху. Многие люди много работают, но далеко не все достигают своей цели. В то же время, каждый из нас знает людей многого достигших без особых трудов.

Даже история, как наука, страдает от нашей субъективности. Мы интерпретируем исторические факты в соответствие со взглядами современного общества. 

Со всем этим легко согласиться. А как насчет физики? Насколько результаты эксперимента зависят от интерпретации?

У нас нет больших расхождений в областях нашего непосредственного опыта, то есть в области классической физики. В случае сомнений, мы всегда можем провести эксперимент и проверить правильность сказанного. Проблема появляется в том случае, когда мы пытаемся сказать что-то о явлениях, которые мы не можем непосредственно потрогать и почувствовать. Когда размеры явления недоступны невооруженному глазу (квантовые явления, например, или дальний космос), возникает необходимость в интерпретации результатов полученных с помощью посредников – измерительных приборов.  

Один из величайших физиков ХХ века Джон Уилериллюстрировал это утверждение с помощью салонной игры “20 вопросов”. Один из участников выходит из комнаты, а остальные должны о чем-то договориться. Затем человек возвращается в комнату и задает 20 вопросов, на которые можно ответить только “да” или “нет”. Человек предполагает, что группа задумала одно слово или объект или человека в комнате. 

А вот если это его преположение (что группа задумала что-то одно) не было оговорено заранее, группа может договориться не задумывать ничего заранее. Отвечая на вопросы, они просто стараются не противоречить уже высказанным ответам. Например, если один из вопросов был “Это человек?” и ответ на него был “Нет”, то на вопрос “Это Саша?” уже нельзя отвечать “Да”.

Возникает вопрос, возможно ли 20-ю вопросами свести все к одному слову? А если задать 100 вопросов? А 1000? В принципе, можно ли прийти к одному неизбежному ответу?

Если повезет, то на такой вопрос как “Это один из цветов радуги?” группа ответит “Да.” Тогда, если осталось еще 7 вопросов в резерве, можно перебрать все цвета и заставить группу ответить “Да” на вопрос “Это голубой цвет?” или “Это красный цвет?”,  в зависимости от того, какой цвет оказался последним в списке. Поэтому группа должна следить за тем, чтобы не ответить “Да” на вопрос, который ведет к вопросу с ограниченным числом ответов.

Так Джон Уилер иллюстрировал наш подход к познанию мира в физике. Измеряющие приборы (группа играющих в гостинной) не знают одного результата (правильного ответа) заранее. Они просто отвечают на каждый поставленный вопрос, не противореча всем предыдущим ответам. Если повезет, мы можем наткнуться на вопрос с ограниченным числом ответов. Фактически, мы и стараемся поставить наши эксперименты так, чтобы на наш вопрос было ограниченное число ответов, желательно только “да” или “нет”. Мы ведь хотим выиграть, неправда ли?

Вот почему Джон Уилер утверждает, что каждое измерение в физике можно свести к вопросу с ответом “да” или “нет”: “Подтверждает ли результат эксперимента теорию?” Выбирая какой вопрос задать, мы заранее строим какую-то теорию. Мы ограничиваем возможный ответ только да/нет вариантом, который явлется фактически информационным битом 1/0. Именно это, мне кажется, имел ввиду Уилер, когда сформулировал свое знаменитое “It from bit” (принято переводить как “Все из бита”). Мы доказываем существование чего бы то ни было постановкой вопроса, на который можно ответить только “да” или “нет”.

Я не нашел русского перевода его знаменитой статьи “Информация, физика, квант — поиск связей”. Поэтому привожу ссылку только на ее английский вариант: INFORMATION, PHYSICS, QUANTUM: THE SEARCH FOR LINKS. Там можно найти много очень интересных (даже для неспециалистов) утверждений. Похоже, его вдохновило утверждение Нильса Бора: “Эти квантовые дела так важны и трудны, что каждый должен ими заниматься.”

Я думаю, что “каждый” это вы и я. 

А вот перевод последнего параграфа статьи Джона Уилера который вдохновляет меня:

“Эта статья была вызвана попыткой ответить на один единственный вопрос: Можем ли мы надеятся понять, что значит существование? У нас есть кое-какие ключи к его разрешению и много работы впереди, чтобы ими воспользоваться. И у нас есть все основания надеяться, что однажды мы поймем и сформулируем главную идею существования, такую красивую и убедительную, что мы будем говорить друг другу: “По-другому просто невозможно! Как мы не могли так долго этого заметить!”

Ну, как после этого не пытаться думать об этом?