В научно-фантастической классике Дугласа Адамса, Автостопом по галактике, Земля является гигантским компьютером, построенным для вычисления значения жизни. Лидерство следующего Адамса, исследователь взял всю вселенную в качестве компьютера – причудливого, но захватывающего предположения – и вычислил, сколько число, грызущее его, возможно, сделало начиная с большого взрыва.Мысленный эксперимент основывается на некоторых реальных принципах. Исследователи, разрабатывающие квантовые компьютеры, создают способы использовать отдельные атомы, электроны или фотоны, чтобы сохранить части информации и выполнить вычисления в ограничениях скорости, установленных законами физики.
Их усилия могли когда-нибудь привести к компьютерам, выполняющим огромные числа вычислений сразу. Это поднимает вопрос: сколько вычисления может быть сжато из данного куска вопроса?В прошлом Сет Ллойд, квантовый инженер-механик в Массачусетском технологическом институте, использовал законы квантовой механики, относительности и термодинамики для оценки окончательной мощности компьютера с массой килограмма (это является большим, действительно большим). Он даже решил потенциальный аналитический талант черной дыры (ScienceNow, 30 августа 2000).
Теперь Ллойд вычислил способность всей вселенной, как он сообщает в газете, которая будет издана в Physical Review Letters.Скорость, на которой вселенная может сделать вычисления, зависит от ее плотности, и Ллойд находит, что вселенная могла выполнить приблизительно 10 120 операций в течение этих примерно 15 миллиардов лет начиная с большого взрыва.
Что касается дискового пространства, энтропия вселенной определяет, сколько битов это держится, и Ллойд полагает, что вселенная может сохранить примерно 10 120 битов информации. (До сих пор люди выполнили приблизительно 1 031 операцию приблизительно на 1 021 бите, он вычисляет.)Что сделать из всего этого?
Ну, числа могут интерпретироваться как наименьшее количество операций и битов, требуемых управлять машинным моделированием, описывающим вселенную в каждых деталях. Другой способ посмотреть на него как общие вычисления, которые, возможно, возможно были сделаны любым видом компьютера в истории вселенной.
Но наиболее интригующе, вселенная могла бы быть гигантским своего рода компьютером, и числа могли бы представлять вычисления, которые она сделала до сих пор. Если вселенная является компьютером, она могла бы быть запрограммирована случайными квантовыми колебаниями, Ллойд говорит, и который мог бы объяснить сложное явление, такое как жизнь. «Если вселенная делает вычисление», говорит он, «тогда это могло бы объяснить его сложность, потому что компьютеры могут сделать действительно интересные вещи с небольшим побуждением».Способность вселенной вычислить может объяснить, почему сложные явления возможны, говорит Чарльз Беннетт, физик в Научно-исследовательском центре Т. Дж.
Уотсона IBM в Высотах Йорктауна, Нью-Йорке, но это не объясняет, почему они стабильны. Шумовые и колебания случайного характера разрушают такие системы и инициируют соревнование между сложными и простыми состояниями, Беннетт говорит: «Почему соревнование выиграно чем-то, что это сложно вместо чего-то простого?»