A bheil e a ’dèanamh faireachdainn sam bith airson meacanaig cuantamach a chur an sàs mar a bhios daoine a’ smaoineachadh?

Rach a-steach do stòr leabhraichean sam bith agus gheibh thu leabhraichean air ‘quantum computation’, ‘quantum healing’, agus eadhon ‘quantum golf’. Ach tha meacanaig cuantamach a ’toirt cunntas air stuth ann am microworld de ghràinean subatomic, ceart? Dè am feum a th ’ann a bhith ga chur an sàs ann an stuth macroscopach mar choimpiutairean agus goilf, gun luaidh air stuth saidhgeòlach mar smuaintean, faireachdainnean agus beachdan?

Is dòcha gu bheilear ga chleachdadh mar analaí, gus cuideachadh le bhith a ’dèanamh rudeigin iom-fhillte nas fhasa a thuigsinn. Ach tha meacanaig cuantach fhèin iom-fhillte; is e seo aon de na teòiridhean as toinnte a rinn daoine a-riamh. Mar sin ciamar a b ’urrainn dhuinn rudeigin a thuigsinn nas fheàrr le bhith a’ tarraing analaí ri meacanaig cuantach?

Buaidh neach-amhairc ann am fiosaigs

Chan eil fios agam mu dheidhinn ‘slànachadh quantum’ no ‘quantum golf’, ach thòisich mi a ’smaoineachadh air ceangal a dh’ fhaodadh a bhith ann eadar teòiridh cuantam agus mar a bhios daoine a ’cleachdadh bhun-bheachdan ann an 1998 nuair a bha mi a’ bruidhinn ri oileanach ceumnaiche ann am fiosaigs aig ionad rannsachaidh eadar-chuspaireil sa Bheilg. Bha an oileanach, Franky, ag innse dhomh mu chuid de na paradocs a bhrosnaich meacanaig cuantamach. Is e aon paradocs an buaidh neach-amhairc: chan urrainn dhuinn eòlas a bhith againn air dad sam bith mu ghrunnan quantum gun a bhith a ’dèanamh tomhas dheth, ach tha mìrean cuantamach cho mothachail gum bi tomhas sam bith a dh’ fhaodadh sinn a dhèanamh ag atharrachadh suidheachadh a ’ghunna, gu dearbh, ga sgrios gu tur!

Buaidh entanglement ann am fiosaigs

Is e paradocs eile gum faod mìrean cuantamach eadar-obrachadh ann an dòigh cho domhainn ‘s gu bheil iad a’ call an dearbh-aithne fa leth agus gan giùlan fhèin mar aon. A bharrachd air an sin, tha an eadar-obrachadh a ’leantainn gu eintiteas ùr le togalaichean eadar-dhealaichte bho aon de na buill-phàrlamaid aige. Nuair a thachras seo chan eil e comasach tomhas de aon a dhèanamh gun a bhith a ’toirt buaidh air an fhear eile, agus a chaochladh. Dh'fheumadh matamataig gu tur ùr a leasachadh gus dèiligeadh ris an t-seòrsa seo còmhla no dol an sàs, mar a theirear ris. Dh ’fhaodadh gum bi an dàrna paradocs seo - dol an sàs - ceangailte gu domhainn ris a’ chiad paradocs - buaidh an neach-amhairc - anns an t-seagh nuair a nì an neach-amhairc tomhas, faodaidh an neach-amhairc agus an neach-amhairc a dhol na shiostam a tha an sàs.

Bun-bheachdan

Thug mi fa-near do Franky gu bheil paradoxes coltach ris ag èirigh a thaobh an tuairisgeul air bun-bheachdan. Sa chumantas thathas den bheachd gur e bun-bheachdan a bheir comas dhuinn suidheachaidhean a mhìneachadh a thaobh suidheachaidhean a bha sinn a ’meas mar a tha coltach ris an latha an-diugh. Faodaidh iad a bhith cruadhtan, mar CHAIR, no eas-chruthach, mar BEAUTY. Gu traidiseanta bha iad air am faicinn mar structaran taobh a-staigh a tha a ’riochdachadh clas de bhuidhnean san t-saoghal. Ach, barrachd is barrachd, thathas a ’smaoineachadh nach eil structar riochdachaidh stèidhichte aca, leis an t-suidheachadh anns a bheil iad a’ toirt buaidh fiùghantach air an structar aca.

Mar eisimpleir, faodar a ’bhun-bheachd BABY a chuir an sàs ann am fìor leanabh daonna, doll air a dhèanamh de phlastaig, no figear maide beag air a pheantadh le icing air cèic. Is dòcha gum bi sgrìobhadair òrain a ’smaoineachadh air BABY ann an co-theacsa a bhith feumach air facal a tha a’ comhardadh le is dòcha. Agus mar sin air adhart. Ged a bhathar den bheachd roimhe seo gur e prìomh obair bhun-bheachdan a bhith ag aithneachadh nithean mar eisimpleirean de chlas sònraichte, tha iad a ’sìor fhàs chan ann a-mhàin airson a bhith ag aithneachadh ach a bhith a’ gabhail pàirt gnìomhach ann an gineadh brìgh. Mar eisimpleir, ma tha aon a ’toirt iomradh air wrench beag mar BABY WRENCH, chan eil aon a’ feuchainn ris an t-sreang aithneachadh mar eisimpleir BABY, no pàisde a chomharrachadh mar eisimpleir de WRENCH. Mar sin tha bun-bheachdan a ’dèanamh rudeigin nas sàmhaiche agus nas toinnte na bhith a’ riochdachadh taobh a-staigh rudan san t-saoghal a-muigh.

Is dòcha gur e an ‘rudeigin a bharrachd’ seo agus mar a tha e ag obair an obair as cudromaiche a tha mu choinneimh saidhgeòlas an-diugh; tha e deatamach gun tuig thu sùbailteachd agus comas smaoineachaidh dhaoine. Tha e deatamach, mar eisimpleir, a bhith a ’tuigsinn mar a tha dealbhan, no filmichean, no earrannan de theacsa, a’ tighinn còmhla gus brìgh a thoirt dhuinn nach e dìreach suim nam faclan aca no eileamaidean sgrìobhaidh eile.

Gus làmh fhaighinn air an ‘rudeigin a bharrachd’ seo feumar teòiridh matamataigeach de bhun-bheachdan. Dh ’fheuch eòlaichean-inntinn ri teòiridh matamataigeach de bhun-bheachdan a leasachadh airson deicheadan. Ged a rinn iad gu math ann a bhith a ’tighinn suas le teòiridhean a dh’ fhaodadh a bhith a ’toirt cunntas air agus a’ ro-innse mar a bhios daoine a ’dèiligeadh ri bun-bheachdan singilte, iomallach, cha robh e comasach dhaibh teòiridh a chruthachadh a bheireadh cunntas agus ro-innse air mar a bhios daoine a’ dèiligeadh ri cothlamadh no eadar-obrachadh am measg bhun-bheachdan, no eadhon teòiridh a dh ’fhaodadh a bhith a’ toirt cunntas air mar a tha na brìgh aca ag atharrachadh gu sùbailte nuair a nochdas iad ann an diofar cho-theacsan. Agus tha na h-uinneanan a rinn e duilich a bhith a ’tighinn suas le teòiridh matamataigeach de bhun-bheachdan gu math coltach ri na h-uinneanan a rinn e duilich teòiridh a chruthachadh a dh’ fhaodadh cunntas a thoirt air giùlan gràinean cuantamach!

Buaidh neach-amhairc airson bun-bheachdan

Aig cridhe paradocs an dà chuid meacanaig cuantach agus bun-bheachdan tha buaidh co-theacsa . Ann am meacanaig cuantamach tha beachd a staid talmhainn, an stàit anns a bheil gràineach nuair nach eil e ag eadar-obrachadh le gràin sam bith eile, i.e., nuair nach eil buaidh aig co-theacsa sam bith air. Is e seo staid as àirde comasachd leis gu bheil e comasach dha grunn dhòighean eadar-dhealaichte a nochdadh leis na diofar cho-theacsan ris am faodadh e eadar-obrachadh. Cho luath sa thòisicheas gràineach a ’fàgail staid na talmhainn agus a’ tighinn fo bhuaidh tomhais, bidh e a ’malairt ann an cuid den chomas seo airson fìrinn; chaidh tomhas dheth a dhèanamh agus tha tuigse nas fheàrr air pàirt dheth. San aon dòigh, nuair nach eil thu a ’smaoineachadh air bun-bheachd, leithid a’ bhun-bheachd TABLE mionaid air ais, is dòcha gu robh e ann nad inntinn ann an staid làn chomais. Aig an àm sin, dh ’fhaodadh a’ bhun-bheachd TABLE a bhith a ’buntainn ri TABL KITHCEN, no TABLE POOL, no eadhon TABLE MULTIPLICATION. Ach beagan dhiog air ais sa bhad nuair a leugh thu am facal TABLE, thàinig e fo bhuaidh co-theacsa leughadh an artaigil seo. Nuair a leugh thu am measgachadh bun-bheachd POOL TABLE, dh ’fhàs cuid de thaobhan de chomas TABLE nas iomallaiche (leithid a chomas biadh a chumail), agus dh’ fhàs cuid eile nas concrait (leithid a chomas bàlaichean rollaidh a chumail). Bidh co-theacs sònraichte sam bith a ’toirt beò cuid de na tha comasach, fhad‘ s a tha iad a ’tiodhlacadh taobhan eile.

Mar sin, ged nach eil luachan cinnteach aig feartan eintiteas cuantamach ach a-mhàin ann an co-theacsa tomhais, chan eil feartan cinnteach aig feartan no feartan bun-bheachd ach a-mhàin ann an co-theacsa suidheachadh sònraichte. Ann am meacanaig cuantamach, tha an tomhas a ’toirt buaidh air stàitean agus feartan eintiteas cuantamach ann an dòigh eagarach agus air an deagh mhodaladh gu matamataigeach. San aon dòigh, tha an co-theacsa anns a bheil bun-bheachd eòlach gu cinnteach a ’dathadh mar a tha aon a’ faighinn eòlas air a ’bhun-bheachd sin. Dh ’fhaodadh aon iomradh a thoirt air seo mar bhuaidh neach-amhairc airson bun-bheachdan.

Entanglement of Concepts

Chan e a-mhàin gu bheil ‘buaidh neach-amhairc’ ann airson bun-bheachdan, tha ‘buaidh entanglement’ ann cuideachd. Gus seo a mhìneachadh, beachdaich air a ’bhun-bheachd EILEAN. Nam biodh feart comharrachaidh no mìneachaidh ann am bun-bheachd bhiodh e gum biodh am feart ‘air a chuairteachadh le uisge’ airson a ’bhun-bheachd EILEAN. Gu cinnteach tha ‘air a chuairteachadh le uisge’ aig cridhe na tha e a ’ciallachadh a bhith na eilean, ceart? Ach aon latha thachair mi a ’mothachadh gu bheil sinn ag ràdh‘ eilean cidsin ’fad na h-ùine gun dùil sam bith gu bheil an rud air a bheil sinn a’ toirt iomradh air a chuairteachadh le uisge (gu dearbh bhiodh e troimhe-chèile nam biodh e bha air a chuairteachadh le uisge!) Nuair a thig KITHCEN agus EILEAN còmhla bidh iad a ’taisbeanadh thogalaichean nach gabh ro-innse a rèir feartan cidsinean no feartan eileanan. Bidh iad a ’tighinn còmhla gus a bhith nan aon aonad brìgh a tha nas motha na na bun-bheachdan co-roinneil. Tha an cothlamadh seo de bhun-bheachdan ann an dòighean ùra agus ris nach robh dùil aig cridhe eòlas daonna agus tha e aig cridhe a ’phròiseas cruthachail, agus faodar smaoineachadh air mar dhuilgheadas dol-a-steach airson bun-bheachdan.

Is dòcha gu bheil e coltach gu bheil e èibhinn meacanaig cuantach a chur an sàs ann an rudeigin mar bhun-bheachdan, air fhaicinn ann an co-theacsa eachdraidheil chan e gluasad cho neònach a tha seo. Tha mòran theòiridhean a bha gu h-eachdraidheil mar phàirt de fhiosaigs a-nis air an seòrsachadh mar phàirt de mhatamataigs, leithid geoimeatraidh, teòiridh coltachd, agus staitistig. Aig na h-amannan nuair a bha iad air am faicinn mar fhiosaigs bha iad a ’cuimseachadh air modaileadh pàirtean den t-saoghal a’ buntainn ri fiosaigs. A thaobh geoimeatraidh bha seo na chumaidhean san fhànais, agus a thaobh teòiridh coltachd agus staitistig b ’e seo an tuairmse eagarach de thachartasan mì-chinnteach ann am fìrinn chorporra. Tha na teòiridhean fiosaigeach tùsail sin a-nis air na cruthan as eas-chruthach aca a ghabhail agus tha iad furasta an cur an sàs ann an raointean saidheans eile, a ’toirt a-steach saidheansan daonna, seach gu bheil iad air am meas mar matamataig, chan e fiosaigs. (Is e eisimpleir eadhon nas sìmplidh de mar a tha teòiridh matamataig buntainneach anns gach raon de eòlas teòiridh teòiridh. Tha sinn uile ag aontachadh gum faodar cunntadh, a bharrachd air cuir ris, toirt air falbh agus mar sin air adhart, a dhèanamh neo-eisimeileach bho nàdar an nì a chaidh a chunntadh. .)

Is ann san t-seagh seo a thòisich mi a ’smaoineachadh a’ cleachdadh structaran matamataigeach a ’tighinn bho mheacanaig cuantamach gus teòiridh co-theacsail de bhun-bheachdan a thogail, gun a bhith a’ ceangal a ’chiall chorporra a chaidh a thoirt dhaibh nuair a chuirear iad air a’ mhicroworld. Dh ’innis mi gu togarrach dha mo chomhairliche dotaireil, Diederik Aerts, mun bheachd seo. Bha e mu thràth air dòighean coitcheann de mheacanaig cuantamach a chleachdadh airson cunntas a thoirt air paradocs breugach (m.e., ciamar nuair a leughas tu seantans mar ‘Tha an abairt seo meallta’, bidh d ’inntinn ag atharrachadh air ais is air adhart eadar‘ fìor ’agus‘ chan eil fìor ’). Nam biodh duine ann a dh ’fhaodadh a bhith mothachail air a’ bheachd a bhith a ’cur structaran cuantamach gu bun-bheachdan, is cinnteach gur e sin a bhiodh ann. Nuair a dh ’innis mi dha, ge-tà, thuirt e nach obraich na h-adhbharan a bha mi a’ feuchainn ri dhèanamh airson adhbharan teicnigeach.

Cha b ’urrainn dhomh a’ bheachd a thoirt seachad, ge-tà. Gu intuitive bha e a ’faireachdainn ceart. Agus thionndaidh e a-mach, agus cha b ’urrainn dha mo chomhairliche. Chùm an dithis againn a ’smaoineachadh mu dheidhinn. Agus anns na mìosan a lean thòisich e a ’coimhead mar gum biodh an dithis againn air a bhith ceart. Is e sin, bha an dòigh matamataigeach a mhol mi ceàrr, ach bha am beachd bunaiteach ceart, no co-dhiù, bha dòigh ann air a dhèanamh.

A-nis, còrr is deich bliadhna às deidh sin, tha coimhearsnachd de dhaoine ag obair air an seo agus tagraidhean co-cheangailte eile de mheacanaig cuantamach air mar a làimhsicheas an inntinn faclan, bun-bheachdan, agus dèanamh cho-dhùnaidhean, cùis shònraichte den ‘Journal of Matamataical Psychology’ air a choisrigeadh don cuspair, agus co-labhairt bhliadhnail 'Quantum Interaction' a chaidh a chumail aig àiteachan mar Oxford agus Stanford. Bha eadhon co-labhairt air aig Coinneamh Bhliadhnail 2011 de Chomann Saidheans Cognitive. Chan e meur prìomh-inntinn de eòlas-inntinn a th ’ann, ach chan eil e cho‘ iomall ’mar a bha e uaireigin.

Ann an dreuchd eile bruidhnidh mi air a ’mhatamataigs neònach ùr‘ neo-chlasaigeach ’a chaidh a leasachadh gus cunntas a thoirt air giùlan gràinean cuantamach, agus mar a chaidh a chur an sàs ann an tuairisgeul air bun-bheachdan agus mar a bhios iad ag eadar-obrachadh nar n-inntinn. Ri leantainn.....