[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Wezmy na przykład gaz.Stan gazu można określić przez podanie położenia i prędkości wszystkich jego cząsteczek wokreślonej chwili (z określoną dokładnością).Stanowiłoby to ogromnie długi ciąg bitów.Stangazu w jakiejś pózniejszej chwili będzie wyznaczony przez inny równie długi ciąg bitów.Azatem w wyniku dynamicznej ewolucji gazu nastąpiło przekształcenie danych wejściowych w wyjściowe.Związek pomiędzy procesami w przyrodzie a operacjami obliczeniowymi jest jeszczebardziej umocniony przez teorię kwantów, która ujawnia, że wiele wielkości fizycznych, dotąduważanych za ciągłe, ma naprawdę charakter dyskretny.Tak więc atomy odznaczają sięoddzielnymi poziomami energii.Gdy atom zmienia swoją energię, następuje przejście pomiędzypoziomami.Jeśli każdemu poziomowi przypiszemy jakąś liczbę, takie przejście można traktowaćjako przekształcenie jednej liczby w drugą.W ten sposób dotarliśmy do samej istoty przydatności komputerów we współczesnejnauce.Ponieważ komputery potrafią symulować się wzajemnie, elektroniczny komputer jest wstanie symulować każdy układ, który sam zachowuje się jak komputer.Stanowi to podstawękomputerowego modelowania świata realnego.Planety, naczynia z gazem i różne inne rzeczyzachowują się jak komputery, a zatem można je modelować.Lecz czy zachowanie każdegofizycznego układu da się symulować w ten sposób? Wolfram uważa, że tak: Oczekuje się, żekomputery są równie potężne pod względem swej mocy obliczeniowej, co jakikolwiek fizyczniemożliwy do zrealizowania układ, a zatem są one w stanie symulować dowolny układ fizyczny .Jeśli jest to prawdą, wynika stąd, że za pomocą odpowiednio złożonego systemu obliczeniowegodałoby się w zasadzie symulować zachowanie całego fizycznego Wszechświata.W poprzednim rozdziale wyjaśniałem, w jaki sposób automaty komórkowe, takie jak gra%7łYCIE, są w stanie generować miniaturowe światy, w których również możliwe są obliczenia.Nasuwa się nieodparty wniosek, iż świat %7łYCIA posiada wszystkie cechy świata rzeczywistego. Automaty komórkowe, które potrafią działać jako uniwersalny komputer, są w stanie imitowaćdziałanie każdego możliwego komputera - wyjaśnia Wolfram.I dalej: skoro każdy procesfizyczny może być przedstawiony jako proces obliczeniowy, mogą one również imitowaćzachowanie każdego możliwego układu fizycznego .Czyż więc miniaturowy świat automatukomórkowego, taki jak świat %7łYCIA, można, przynajmniej w zasadzie, uczynić tak rzeczywistym , że mógłby stanowić wierną replikę świata rzeczywistego? Wygląda na to, żetak.Ale to rodzi następne kłopotliwe pytanie.Jeśli wszystkie układy fizyczne można traktowaćjako komputery, natomiast komputery są w stanie doskonale imitować wszelkie układy fizyczne,to czymże w końcu różni się świat rzeczywisty od symulacji?Nasuwa się odpowiedz, że symulacje są zaledwie niedokładnymi przybliżeniami światarzeczywistego.Kiedy na przykład dokonuje się obliczenia orbity planety, dokładność danych wejściowych jest ograniczona przez błędy obserwacji.Ponadto realistyczne programykomputerowe w znacznym stopniu upraszczają opisywaną sytuację przez pominięcie zakłóceńpochodzących od mniejszych ciał kosmicznych i tym podobnych.Niemniej jednak można sobie zpewnością wyobrazić, że programy zostają coraz bardziej ulepszane, a dane zbierane są z corazwiększą dokładnością, aż symulacja staje się praktycznie nieodróżnialna od rzeczywistości.Ale czy symulacja nie musi się załamać na pewnym poziomie dokładności? Przez długiczas uważano, że na pytanie to należy odpowiedzieć twierdząco, wskutek tego, co uważano zafundamentalną różnicę pomiędzy realnym światem fizycznym a jego cyfrową symulacją.Różnicata wiąże się z kwestią odwracalności w czasie.Jak wyjaśniałem już w rozdziale l, prawa fizyki sąodwracalne w tym sensie, że pozostają niezmienione, gdy zamienimy miejscami przyszłość iprzeszłość, tj.nie mają wbudowanego wyróżnionego kierunku upływu czasu.Otóż wszystkiemaszyny cyfrowe podczas swego działania wydzielają energię.Ta stracona energia wydziela sięwewnątrz urządzenia w postaci ciepła i trzeba ją odprowadzać.Gromadzenie się ciepła nakładaistotne praktyczne ograniczenia na możliwości obliczeniowe komputerów, toteż wiele wysiłkówbadawczych poświęca się problemowi jego minimalizacji.Problem ten dotyczy jużelementarnych obwodów logicznych komputera.Za każdym razem, gdy następuje przełączenie,wydziela się dodatkowa ilość ciepła.Znamy to dobrze z życia codziennego.Trzask, którysłyszymy przy zapalaniu światła w pokoju, oznacza, że część energii, jaką zużyliśmy nauruchomienie przełącznika, rozeszła się w postaci fal dzwiękowych; pozostała część przekształcasię na ciepło wewnątrz przełącznika.Ten wydatek energii jest celowo założony przyprojektowaniu przełącznika, aby oba stany, w jakich może się on znajdować - włączony iwyłączony - odznaczały się stabilnością.Gdyby przełączanie stanów nie wiązało się zwydatkowaniem energii, groziłoby to tym, że przełącznik będzie przechodził samoczynnie zestanu do stanu.Rozproszenie energii przy przełączaniu jest procesem nieodwracalnym.Ciepło rozchodzisię w otoczeniu i jest bezpowrotnie stracone.Nie jest możliwe skupienie w jakiś sposóbrozproszonej energii cieplnej i wykorzystanie jej do jakichkolwiek użytecznych celów bez dalszejutraty równie wielkiej ilości energii w tym procesie.Jest to przykład działania drugiego prawatermodynamiki, które zabrania takiego darmowego spożytkowywania rozproszonej energiicieplnej [ Pobierz całość w formacie PDF ]
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl centka.pev.pl
.Wezmy na przykład gaz.Stan gazu można określić przez podanie położenia i prędkości wszystkich jego cząsteczek wokreślonej chwili (z określoną dokładnością).Stanowiłoby to ogromnie długi ciąg bitów.Stangazu w jakiejś pózniejszej chwili będzie wyznaczony przez inny równie długi ciąg bitów.Azatem w wyniku dynamicznej ewolucji gazu nastąpiło przekształcenie danych wejściowych w wyjściowe.Związek pomiędzy procesami w przyrodzie a operacjami obliczeniowymi jest jeszczebardziej umocniony przez teorię kwantów, która ujawnia, że wiele wielkości fizycznych, dotąduważanych za ciągłe, ma naprawdę charakter dyskretny.Tak więc atomy odznaczają sięoddzielnymi poziomami energii.Gdy atom zmienia swoją energię, następuje przejście pomiędzypoziomami.Jeśli każdemu poziomowi przypiszemy jakąś liczbę, takie przejście można traktowaćjako przekształcenie jednej liczby w drugą.W ten sposób dotarliśmy do samej istoty przydatności komputerów we współczesnejnauce.Ponieważ komputery potrafią symulować się wzajemnie, elektroniczny komputer jest wstanie symulować każdy układ, który sam zachowuje się jak komputer.Stanowi to podstawękomputerowego modelowania świata realnego.Planety, naczynia z gazem i różne inne rzeczyzachowują się jak komputery, a zatem można je modelować.Lecz czy zachowanie każdegofizycznego układu da się symulować w ten sposób? Wolfram uważa, że tak: Oczekuje się, żekomputery są równie potężne pod względem swej mocy obliczeniowej, co jakikolwiek fizyczniemożliwy do zrealizowania układ, a zatem są one w stanie symulować dowolny układ fizyczny .Jeśli jest to prawdą, wynika stąd, że za pomocą odpowiednio złożonego systemu obliczeniowegodałoby się w zasadzie symulować zachowanie całego fizycznego Wszechświata.W poprzednim rozdziale wyjaśniałem, w jaki sposób automaty komórkowe, takie jak gra%7łYCIE, są w stanie generować miniaturowe światy, w których również możliwe są obliczenia.Nasuwa się nieodparty wniosek, iż świat %7łYCIA posiada wszystkie cechy świata rzeczywistego. Automaty komórkowe, które potrafią działać jako uniwersalny komputer, są w stanie imitowaćdziałanie każdego możliwego komputera - wyjaśnia Wolfram.I dalej: skoro każdy procesfizyczny może być przedstawiony jako proces obliczeniowy, mogą one również imitowaćzachowanie każdego możliwego układu fizycznego .Czyż więc miniaturowy świat automatukomórkowego, taki jak świat %7łYCIA, można, przynajmniej w zasadzie, uczynić tak rzeczywistym , że mógłby stanowić wierną replikę świata rzeczywistego? Wygląda na to, żetak.Ale to rodzi następne kłopotliwe pytanie.Jeśli wszystkie układy fizyczne można traktowaćjako komputery, natomiast komputery są w stanie doskonale imitować wszelkie układy fizyczne,to czymże w końcu różni się świat rzeczywisty od symulacji?Nasuwa się odpowiedz, że symulacje są zaledwie niedokładnymi przybliżeniami światarzeczywistego.Kiedy na przykład dokonuje się obliczenia orbity planety, dokładność danych wejściowych jest ograniczona przez błędy obserwacji.Ponadto realistyczne programykomputerowe w znacznym stopniu upraszczają opisywaną sytuację przez pominięcie zakłóceńpochodzących od mniejszych ciał kosmicznych i tym podobnych.Niemniej jednak można sobie zpewnością wyobrazić, że programy zostają coraz bardziej ulepszane, a dane zbierane są z corazwiększą dokładnością, aż symulacja staje się praktycznie nieodróżnialna od rzeczywistości.Ale czy symulacja nie musi się załamać na pewnym poziomie dokładności? Przez długiczas uważano, że na pytanie to należy odpowiedzieć twierdząco, wskutek tego, co uważano zafundamentalną różnicę pomiędzy realnym światem fizycznym a jego cyfrową symulacją.Różnicata wiąże się z kwestią odwracalności w czasie.Jak wyjaśniałem już w rozdziale l, prawa fizyki sąodwracalne w tym sensie, że pozostają niezmienione, gdy zamienimy miejscami przyszłość iprzeszłość, tj.nie mają wbudowanego wyróżnionego kierunku upływu czasu.Otóż wszystkiemaszyny cyfrowe podczas swego działania wydzielają energię.Ta stracona energia wydziela sięwewnątrz urządzenia w postaci ciepła i trzeba ją odprowadzać.Gromadzenie się ciepła nakładaistotne praktyczne ograniczenia na możliwości obliczeniowe komputerów, toteż wiele wysiłkówbadawczych poświęca się problemowi jego minimalizacji.Problem ten dotyczy jużelementarnych obwodów logicznych komputera.Za każdym razem, gdy następuje przełączenie,wydziela się dodatkowa ilość ciepła.Znamy to dobrze z życia codziennego.Trzask, którysłyszymy przy zapalaniu światła w pokoju, oznacza, że część energii, jaką zużyliśmy nauruchomienie przełącznika, rozeszła się w postaci fal dzwiękowych; pozostała część przekształcasię na ciepło wewnątrz przełącznika.Ten wydatek energii jest celowo założony przyprojektowaniu przełącznika, aby oba stany, w jakich może się on znajdować - włączony iwyłączony - odznaczały się stabilnością.Gdyby przełączanie stanów nie wiązało się zwydatkowaniem energii, groziłoby to tym, że przełącznik będzie przechodził samoczynnie zestanu do stanu.Rozproszenie energii przy przełączaniu jest procesem nieodwracalnym.Ciepło rozchodzisię w otoczeniu i jest bezpowrotnie stracone.Nie jest możliwe skupienie w jakiś sposóbrozproszonej energii cieplnej i wykorzystanie jej do jakichkolwiek użytecznych celów bez dalszejutraty równie wielkiej ilości energii w tym procesie.Jest to przykład działania drugiego prawatermodynamiki, które zabrania takiego darmowego spożytkowywania rozproszonej energiicieplnej [ Pobierz całość w formacie PDF ]