Ich versuche, das von Leonard Susskind und anderen formulierte Prinzip der Informationserhaltung zu verstehen , das mir auf den ersten Blick unvereinbar mit dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik erscheint.
Gemäß dem Prinzip der Erhaltung von Informationen gehen Informationen niemals verloren. Was passiert also, wenn wir Informationen von einer Festplatte löschen oder eine Notiz brennen, damit niemand jemals lesen kann, was darauf geschrieben steht?
Die Information steckt laut Susskind nun in der Wärme, die beim Lösch- oder Brennvorgang abgeführt wird. Es ist für niemanden mehr zugänglich, aber es existiert irgendwie immer noch als "versteckte" Information (siehe diesen Beitrag in der Physik SE).
Aber wie kann es trotzdem Information sein, wenn es niemandem bekannt sein kann?
Gemäß der Wikipedia-Definition von Informationen :
Bei Daten ist die Existenz der Information nicht zwangsläufig an einen Beobachter gekoppelt (z. B. jenseits eines Ereignishorizonts), während beim Wissen die Information einen kognitiven Beobachter benötigt.
Aber ich nehme an, dass dies bedeutet, dass, obwohl es keinen kognitiven Beobachter mit Zugang zu den Informationen gibt, diese potenziell für einen kognitiven Beobachter zugänglich sein sollten.
Wenn andererseits die Informationen durch die Gesetze der Physik (nämlich das 2. Gesetz) dauerhaft unzugänglich gemacht wurden, wie sind sie dann immer noch als Informationen zu qualifizieren?
Aus empiristischer oder positivistischer Sicht handelt es sich dabei per definitionem nicht mehr um Information.
Aber selbst aus rationalistischer Sicht kann ich nicht einsehen, wie man diese Informationen noch berücksichtigen kann?
Gibt es eine Möglichkeit, Informationen aus rationalistischer Sicht so zu definieren, dass dieses Konzept der "versteckten Informationen" Sinn macht?
Oder verwenden die Physiker nur den Begriff "Information" falsch und sollten sich eigentlich auf "Energie" oder "Entropie" oder so beziehen?
Eine objektive, "geistesunabhängige" Sicht ist ein Grundpfeiler der Physik, aber auch die Möglichkeit der Beobachtung. Die Informationen gehen beim Brennen nicht vollständig verlorennicht wiederherstellbar, es ist theoretisch wiederherstellbar, und einige futuristische Nanotechnologien können es möglicherweise sogar in der Praxis mit viel Aufwand wiederherstellen. Wenn wir nicht ins Extreme gehen, ist bekannt, dass Informationen, die nicht radikal genug verschlüsselt wurden, auch heute noch von schlauen Experten wiederhergestellt werden können. Das Zerbrechen des Humpty-Dumpty erhöht die Entropie und "verliert" daher einige Informationen, aber Humpty-Dumpty kann wieder zusammengesetzt werden. Dies ist nicht viel anders als die Anerkennung der Realität der Vergangenheit usw. Wir werden vielleicht nie erfahren, was Aristoteles an seinem 20. Geburtstag getan hat, aber Realisten postulieren, dass es eine Tatsache gibt, was das war. Wie Dupre es etwas sarkastisch in Metaphysical Disorder and Scientific Disunity ausdrückt :
„ …einige Tatsachen, die bekannt sein könnten, die den Schluss auf das Makroskopische aus einer ausreichenden Kenntnis des Mikroskopischen erlauben würden. Vielleicht könnten wir diese Tatsachen nicht einmal im Prinzip kennen zu existieren, um sie zu kennen. “
Aber Sarkasmus beiseite, die Sichtweise aus dem „Auge Gottes“ ist typisch unter Mainstream-Realisten, wenn sie Behauptungen interpretieren, die sonst nicht sinnvoll wären. B. in Relativity of Simultaneity and Eternalism Peterson und Silberstein berufen sich auf „Newtons Gott“ (NG), um Ewigkeit und Präsentismus über die Zeit zu unterscheiden:
„ Es mag einige geben, die glauben, dass NG kein geeignetes Werkzeug ist, um mit der Präsensist/Eternalist-Unterscheidung umzugehen; insbesondere könnte man unser NG als fragwürdig empfinden, da die Sichtweise eines Gottes angeblich irgendwie gegen grundlegende Grundsätze von SR verstoßen könnte, man muss jedoch beachten, dass NG per Hypothese von der 4D-Mannigfaltigkeit (Raumzeit) entfernt ist, die sie beobachtet .... Es wäre daher absurd zu argumentieren, dass zwei so unterschiedliche Perspektiven wie diese tatsächlich sind, metaphysisch und empirisch im Prinzip äquivalent; eine solche Behauptung könnte nur sinnvoll sein, wenn man von einem raumzeitlich-anthropozentrischen Verifikationismus ausgeht und es dafür keinen unhinterfragten Grund gibt .
Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik ist ein emergentes statistisches Gesetz, das für makroskopische Systeme mit einer großen Anzahl mikroskopischer Objekte gilt. Es kannverletzt werden, was in einigen Experimenten beobachtet wurde, aber die Wahrscheinlichkeit dafür nimmt mit der Anzahl der beteiligten Objekte ab. Sie gilt nicht für Systeme (separat genommen) mit einem Energiezufluss, der sie daran hindert, ein Gleichgewicht zu erreichen, z. B. für die gravitative Ansammlung von Materie, die die Planeten des Sonnensystems gebildet hat. Kurz gesagt, es gibt viel Raum, um den zweiten Hauptsatz für alle praktischen Zwecke zu validieren, während man auf der grundlegenden Ebene alles beibehält, was einem gefällt. Es gibt auch einen Unterschied zwischen der physikalischen und der umgangssprachlichen Bedeutung von "Information", eine Reihe von Symbolen, die für einen menschlichen Wissenden Kauderwelsch ist, ist voller "Informationen" in dem Sinne, dass sie mit dem Teil der Umgebung korreliert sind, der sie "erzeugt" hat, aber Ich glaube nicht, dass dieser Unterschied hier relevant ist.
Determinismus ist ein größeres Problem. Es ist eine mathematische Folge des quantenmechanischen Formalismus, dass die einheitliche Evolution an sich Informationen bewahrt (genauer gesagt die von Neumann-Entropie ). Es ist der nicht-einheitliche „Zusammenbruch der Wellenfunktion“, der Probleme schafft, was vielleicht der Grund für die meisten Quanteninformationstheoretiker wie Deutsch ist, abonnieren Sie die Everett-Interpretationen der Quantenmechanik. Da gibt es keinen Zusammenbruch, und entkoppelte Zustände, die einen Eindruck davon erwecken, können sich prinzipiell wieder zusammensetzen, obwohl das unwahrscheinlich ist. Everett ist jedoch ein seltsamer "Determinismus", seine Zweige realisieren jedes mögliche Ergebnis, anstatt eines vorzugeben, daher "erschafft" sich jeder Zweig durch seine vergangenen "Entscheidungen". Nur der globale Zustand ist vorbestimmt, aber es ist sowieso alles. Im Wesentlichen werden die nicht beobachtbaren Zweige postuliert, damit die „verlorenen“ Informationen irgendwohin gehen (oder woher sie kommen können).
In statistischen Interpretationen läuft "Zusammenbruch" auf eine beobachterspezifische Neukonditionierung von Wahrscheinlichkeiten hinaus, und daher wird jeder Informations-"Verlust", der damit einhergeht, auch beobachterspezifisch sein, er geschieht nicht "objektiv". Unter einem objektiven Zusammenbruch und indeterministischen Interpretationen der klassischen Physik müsste man die Erhaltung von Information tatsächlich ablehnen. Wenn ein Ball auf die Spitze der Norton-Kuppel rollt und dann dort stoppt, kann man sich danach nicht mehr erholen, woher er kam und wie lange er oben geblieben ist. Dies bedeutet natürlich, dass der quantenmechanische Formalismus per se in dieser Frage neutral ist.
PS Zeitumkehrbarkeit von selbstbeinhaltet keinen Determinismus, und die Norton-Kuppel ist ein Gegenbeispiel. Zeitumgekehrte Lösungen zu den oben erwähnten, wenn eine Kugel für eine beliebige Zeit auf der Kuppel sitzt und dann in eine beliebige Richtung abrollt, sind ebenfalls Lösungen (die Form der Kuppel macht Bewegungsgleichungen nicht Lipschitz und Eindeutigkeit von Lösungen gehen verloren). Was es bedeutet, dass Informationen, die zerstört werden können, auch "aus dem Nichts" geschaffen werden können, wie die verstrichene Zeit und die Bewegungsrichtung des Balls. Die Besonderheit der Kuppel besteht darin, dass zur Selbstinitiierung der Bewegung hier keine Energiezufuhr erforderlich ist, nicht einmal ein verschwindend geringer Schub. Dies kommt dem nahe, was Libertäre des freien Willens wollen, der freie Wille fungiert als causa sui und fügt daher neue Informationen in Kausalketten ein. Ich sollte erwähnen, dass viele Physiker dies in Betracht ziehenNortom Dome „unphysisch“ und „freier Wille schafft Informationen“ dürfte ebenso umstritten sein wie „Bewusstsein verursacht Kollaps“.
Informationserhaltung bedeutet so viel wie „Die Entropie des Universums bleibt über die Zeit konstant“. dies ist völlig kompatibel mit der im Laufe der Zeit zunehmenden Entropie aller Einzelsysteme, da das gemeinsame System aus zwei oder mehr verschränkten Systemen einen Zustand niedrigerer Entropie haben kann als seine Teilsysteme. Beispielsweise hat das gemeinsame System aus zwei Qubits im Zustand |0>|0>+|1>|1> eine von Neumann-Entropie von null, aber der reduzierte Zustand jedes der Subsysteme hat eine maximale Entropie. Wie man die Entropie und den reduzierten Zustand berechnet, können Sie in „Quantum Information and Quantum communication“ von Nielsen und Chuang nachschlagen.
Jedes der Subsysteme in einem verschränkten System verfügt über lokal unzugängliche Informationen. Die physischen Deskriptoren jedes Systems hängen davon ab, was Sie mit ihnen machen, aber ihr Erwartungswert nicht. Wenn Sie beispielsweise ein Qubit drehen, hängen seine Observablen des Heisenberg-Bildes von der Drehung ab, aber ihr Erwartungswert hängt nicht von der Drehung ab. Die einzige Möglichkeit, diese lokal nicht zugänglichen Informationen zu erhalten, besteht darin, alle Systeme, mit denen das Qubit verschränkt ist, zusammenzubringen und eine geeignete Operation an ihnen durchzuführen, siehe:
https://arxiv.org/abs/quant-ph/9906007 .
Es gibt kein besonderes Problem mit einer solchen Abhängigkeit, selbst wenn niemand davon weiß. Dies ist eine Implikation überprüfbarer Gesetze der Physik, obwohl diese bestimmte Tatsache nicht überprüfbar ist.
Du schreibst:
Aus empiristischer oder positivistischer Sicht handelt es sich dabei per definitionem nicht mehr um Information.
Da sowohl Empirismus als auch Positivismus falsch sind, sehe ich hier das Problem nicht. Empirismus und Positivismus sind beide unvermeidlich mehrdeutig in Bezug auf das, was in der Realität existiert, weil sie keine klare Erklärung dafür haben und haben können, was als Beobachtung gilt. Zum Beispiel kann derzeit niemand den Kern der Sonne beobachten und vielleicht wird es auch nie jemand tun. Existiert also der Kern der Sonne? Außerdem hat niemand jemals einen Dinosaurier gesehen, nur Fossilien, also gibt es Dinosaurier? Sowohl der Empirismus als auch der Positivismus behandeln die Beobachtung als primitiv: Sie sind Rohmaterial, um Ideen zu erfinden und zu beweisen, aber das ergibt keinen Sinn. Echte Beobachtungen müssen durchgeführt werden, indem ein geeignetes physikalisches System aufgebaut wird, indem erklärt wird, wie das System funktioniert, und es angepasst wird, bis es in einem funktionierenden Zustand ist, indem dieselbe Erklärung verwendet wird. Die Erklärung ist das Ergebnis einer komplizierten Argumentationskette und kann verwendet werden, um Ideen zu testen, aber sie kann Ihnen keine Ideen liefern oder sie beweisen. Die wichtige Frage ist, dass die Existenz solcher Informationen Teil der einzigen existierenden Problemlösungen ist. Siehe „Objective Knowledge“ von Popper Kapitel 1 und „The Fabric of Reality“ von David Deutsch, Kapitel 3 und 7 und „The Beginning of Infinity“ von Deutsch, Kapitel 1 und 2.
In Ihrem Beitrag gibt es noch einen weiteren Punkt der Verwirrung. Die Wikipedia-Definition von Wissen, die meines Erachtens der philosophischen Standardansicht entspricht, ist falsch. Die Idee ist, dass Informationen durch bewusste Beobachtung von Wissen unterschieden werden. Diese Sichtweise vernachlässigt völlig das eigentlich Bemerkenswerte am menschlichen Wissen: Es ist hochgradig geeignet, Probleme zu lösen. Zum Beispiel ist der Computer, auf dem ich dies schreibe, so eingerichtet, dass Sie ihn kaputt machen, wenn Sie eine Änderung daran vornehmen, ohne es zu verstehen. Wenn Sie zum Beispiel das Design seiner CPU oder Festplatte oder eines anderen Gerätes ändern, ohne genau zu wissen, wie es funktioniert, wird es zu einem nutzlosen Stück Müll. Aber viele nicht-menschliche Systeme, die lange vor Menschen existierten, haben die gleiche Eigenschaft, z. B. - die chemische Maschinerie in Zellen, die Art und Weise, wie Augen zusammengesetzt werden und so weiter. Es muss also eine Erklärung für diese Anpassung geben, die nicht nur für menschliches Wissen gilt, sondern auch für die Komplexität in nicht bewussten Systemen wie Amöben. Die Erklärung ist, dass sowohl menschliches Wissen als auch biologische Komplexität durch Prozesse entstehen, die Variation und Selektion beinhalten. Es ist angemessen, sich Wissen als die Eigenschaft vorzustellen, gut angepasst zu sein, um Probleme zu lösen, anstatt an gut angepasste Informationen zu denken, die sich zufällig in einem menschlichen Gehirn befinden. Aus diesem und anderen Gründen vertritt Popper eine Theorie des objektiven Wissens, von der vieles niemand kennt. Siehe „Objective Knowledge“ von Popper und „The Beginning of Infinity“ von Deutsch, Kapitel 4. Es muss also eine Erklärung für diese Anpassung geben, die nicht nur für menschliches Wissen gilt, sondern auch für die Komplexität in nicht bewussten Systemen wie Amöben. Die Erklärung ist, dass sowohl menschliches Wissen als auch biologische Komplexität durch Prozesse entstehen, die Variation und Selektion beinhalten. Es ist angemessen, sich Wissen als die Eigenschaft vorzustellen, gut angepasst zu sein, um Probleme zu lösen, anstatt an gut angepasste Informationen zu denken, die sich zufällig in einem menschlichen Gehirn befinden. Aus diesem und anderen Gründen vertritt Popper eine Theorie des objektiven Wissens, von der vieles niemand kennt. Siehe „Objective Knowledge“ von Popper und „The Beginning of Infinity“ von Deutsch, Kapitel 4. Es muss also eine Erklärung für diese Anpassung geben, die nicht nur für menschliches Wissen gilt, sondern auch für die Komplexität in nicht bewussten Systemen wie Amöben. Die Erklärung ist, dass sowohl menschliches Wissen als auch biologische Komplexität durch Prozesse entstehen, die Variation und Selektion beinhalten. Es ist angemessen, sich Wissen als die Eigenschaft vorzustellen, gut angepasst zu sein, um Probleme zu lösen, anstatt an gut angepasste Informationen zu denken, die sich zufällig in einem menschlichen Gehirn befinden. Aus diesem und anderen Gründen vertritt Popper eine Theorie des objektiven Wissens, von der vieles niemand kennt. Siehe „Objective Knowledge“ von Popper und „The Beginning of Infinity“ von Deutsch, Kapitel 4. Die Erklärung ist, dass sowohl menschliches Wissen als auch biologische Komplexität durch Prozesse entstehen, die Variation und Selektion beinhalten. Es ist angemessen, sich Wissen als die Eigenschaft vorzustellen, gut angepasst zu sein, um Probleme zu lösen, anstatt an gut angepasste Informationen zu denken, die sich zufällig in einem menschlichen Gehirn befinden. Aus diesem und anderen Gründen vertritt Popper eine Theorie des objektiven Wissens, von der vieles niemand kennt. Siehe „Objective Knowledge“ von Popper und „The Beginning of Infinity“ von Deutsch, Kapitel 4. Die Erklärung ist, dass sowohl menschliches Wissen als auch biologische Komplexität durch Prozesse entstehen, die Variation und Selektion beinhalten. Es ist angemessen, sich Wissen als die Eigenschaft vorzustellen, gut angepasst zu sein, um Probleme zu lösen, anstatt an gut angepasste Informationen zu denken, die sich zufällig in einem menschlichen Gehirn befinden. Aus diesem und anderen Gründen vertritt Popper eine Theorie des objektiven Wissens, von der vieles niemand kennt. Siehe „Objective Knowledge“ von Popper und „The Beginning of Infinity“ von Deutsch, Kapitel 4. vieles davon ist niemandem bekannt. Siehe „Objective Knowledge“ von Popper und „The Beginning of Infinity“ von Deutsch, Kapitel 4. vieles davon ist niemandem bekannt. Siehe „Objective Knowledge“ von Popper und „The Beginning of Infinity“ von Deutsch, Kapitel 4.
Philosophen sagen gern, subjektive Erkenntnistheorien seien gesunder Menschenverstand, aber sie liegen falsch. Nach der subjektiven Wissenstheorie zählt jedes Buch oder Computerprogramm oder der Entwurf eines komplizierten Gerätes nicht als Wissen, es sei denn, jemand hat sich alle Details eingeprägt.
Information existiert unabhängig von Beobachtung, aber Beobachtung bestimmt, welche Informationen uns bekannt sind. Wenn es nie einen lebenden Beobachter gegeben hätte, würden die im Universum vorhandenen Informationen immer noch existieren, nur unbeobachtet.
Sie zerstören eine Notiz und die Form, die die Informationen angenommen haben, ist verschwunden, aber die Prozesse und Ereignisse, die diese Informationen erstellt haben, existieren immer noch, um die Informationen erneut zu erstellen, vielleicht in einer anderen Form. Wenn die Information einmal das Potenzial hatte, zu existieren, dann hat sie innerhalb der Dynamik des Universums dasselbe Potenzial, erneut zu existieren. Das bedeutet, dass Informationen eine Bottom-up-Konstruktion grundlegender Informationen sind, die wir als Physik kennen.
Sie können auch den Vorgang umkehren, der die Notiz zerstört hat, und die Informationen neu erstellen. Wenn Sie eine Note verbrennen, wird jedes Atom, aus dem diese Note besteht, auf eine bestimmte Weise reagieren und sich verhalten, was selbst Information ist. Wenn Sie also diese Informationen nehmen und ihnen folgen, um die Notiz zu rekonstruieren, haben Sie Ihre ursprünglichen Informationen. Es scheint unmöglich zu sein, jedes Atom bis zu seiner Position auf der Note zu verfolgen und zu verfolgen, aber die Informationen dazu sind vorhanden.
Hoffentlich wird dies verdeutlichen, was ich sage; "Verborgene Informationen" sind nur Informationen, die nicht direkt beobachtet werden können, aber aus "verfügbaren Informationen" konstruiert werden können, die direkt beobachtet werden können. Diese beiden Arten von Informationen bilden die Gesamtheit dessen, was Informationen für uns als Beobachter sind.
Eine systemische Perspektive (die richtige, glaube ich), originelle Ideen, keine Referenzen.
„Niemand hat jemals einen Dinosaurier gesehen, nur Fossilien, also existieren Dinosaurier?“ Das Falsche ist, dass wir annehmen, dass „Existenz“ der Parameter ist, um die Rationalität darüber auszudrücken, was zu sagen ist. Hat es wirklich Sinn, über die Existenz der Informationen zu sprechen? Ich denke, das Konzept der Existenz ist zweideutig und wir kennen seine tiefe und vollständige Bedeutung nicht. Und ich denke, dass das Gerede über die "Existenz von Informationen" die Bedeutung von Informationen beinhaltet (da die Definitionen sowohl von Existenz als auch von Informationen Informationen sind), also ist das Konzept kreisförmig. Ich denke, die richtige Frage ist: "Hast du eine Bedeutung für die Kommunikation von etwas, ohne jemanden zu kommunizieren?" Ich denke nicht. Ich denke, die richtige Frage ist: "Niemand hat jemals einen Dinosaurier gesehen, nur Fossilien, also sind wir uns der Informationen über Dinosaurier sicher?"
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Karl Masens
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