Mitos multiverse dan dilema untuk komputasi kuantum

Multiverse bukanlah ilmu progresif. Alternatif yang salah dapat menjadi malapetaka bagi komputasi kuantum.

Foto oleh Luca Baggio di Unsplash

Saya BUKAN MATEMATIKA, fisikawan atau bahkan kosmologis, tetapi saya tahu logika. Saya menghabiskan banyak waktu untuk memikirkan masalah yang rumit dan ada sesuatu yang tidak masuk akal. Apa yang tidak ditambahkan adalah gagasan fashionable bahwa ada multiverse. Selain tidak ilmiah, alternatif ilmiah untuk multiverse mungkin berakhir memiliki konsekuensi drastis pada kelayakan komputasi kuantum.

Jadi apa multiverse?

Mari kita pergi dengan definisi kosmologis Max Tegmark. Menurut Tegmark, ada empat tingkatan multiverse:

  • level 1: alam semesta kita melampaui apa yang bisa diamati
  • level 2: alam semesta lain dengan konstanta fisik yang berbeda
  • level 3: interpretasi mekanika kuantum banyak dunia
  • level 4: koleksi semua alam semesta

Saya dapat memahami multiverse level 1 karena karena kecepatan cahaya dan perluasan alam semesta yang sedang berlangsung kita hanya dapat mengamati "volume Hubble" dari alam semesta kita. Pikirkan hal ini seperti tersesat dalam kabut. Anda bisa melihat, katakan lima meter ke segala arah, dan saat Anda bergerak, bola visibilitas itu bergerak bersama Anda. Itu sama untuk mengamati alam semesta dari titik di luar angkasa, tetapi efeknya lahir dari ekspansi versus kecepatan cahaya.

Ini multiverse level 2, level 3, dan level 4 yang saya perjuangkan dengan berbagai alasan. Untuk memahami mengapa saya berjuang dengan ini, kita perlu kembali ke beberapa dasar, yaitu apa yang merupakan ilmu yang baik.

Kebodohan mengandalkan matematika semata-mata adalah bahwa kita dapat berakhir dalam dilema di mana teori bekerja secara matematis, tetapi tidak ada cara untuk melakukan pengamatan untuk membuktikan atau membantah hipotesis.

Ilmu yang baik dan buruk

Agar sains dapat maju, kita perlu memiliki hipotesis yang dapat diuji, yaitu sains yang didasarkan pada pengamatan. Matematika adalah alat yang sangat baik untuk mengkodekan pengamatan dan membuat prediksi; Namun, matematika itu sendiri tidak sama dengan pengamatan. Kebodohan mengandalkan matematika semata-mata adalah bahwa kita dapat berakhir dalam dilema di mana teori bekerja secara matematis, tetapi tidak ada cara untuk melakukan pengamatan untuk membuktikan atau membantah hipotesis. Kasus untuk multiverse adalah yang didasarkan pada hipotesis yang tidak dapat diuji.

Jadi apa argumen untuk multiverse? Secara umum mereka terbagi dalam dua kategori:

  • Prinsip antropik
  • Keberadaan fungsi gelombang universal dalam mekanika kuantum

Prinsip antropik berupaya menjelaskan mengapa alam semesta disesuaikan untuk mendukung kehidupan. Prinsipnya datang dalam dua bentuk; kuat dan lemah. Prinsip antropik yang kuat menyatakan bahwa alam semesta terdorong untuk menciptakan kehidupan yang sadar dan penuh energi. Prinsip antropik yang lemah menyatakan bahwa alam semesta kita telah menciptakan kehidupan sebagai hasil dari "penyesuaian". "Penyempurnaan" ini adalah salah satu dari banyak kemungkinan kombinasi kondisi yang ada di seluruh multiverses semua level 2. Oleh karena itu, prinsip antropik lemah yang digunakan untuk mendukung multiverse level 2. Dalam koleksi alam semesta yang tak terbatas, seseorang akan ada dengan penyesuaian yang tepat yang kita miliki di alam semesta kita.

Mekanika kuantum kemudian digunakan untuk menjelaskan multiverse level 3. Pengamatan dalam mekanika kuantum tidak dapat diprediksi secara absolut; sebagai gantinya, hasilnya ada sebagai probabilitas (atau gelombang probabilitas). Pengukuran tidak menyebabkan fungsi gelombang runtuh. Sebaliknya, masing-masing probabilitas terpecah (yaitu keberadaan fungsi gelombang universal) untuk membuat alam semesta level 3 mereka sendiri dengan sejarah mereka sendiri.

Level 4 multiverse kemudian membawanya ke ekstrem. Selain sebagai kumpulan semua alam semesta dari level 1 ke level 3, multiverse level 4 dalam teori Tegmark adalah ansambel utama yang tidak didefinisikan oleh matematika tetapi merupakan matematika. Keberadaan matematika adalah keberadaan fisik.

Membuktikan multiverse

Jadi bagaimana kita membuktikan keberadaan multiverse? Yah, itulah kesulitannya, kita tidak bisa. Ini jalan buntu investigasi. Alam semesta lain dari level 2 dan seterusnya tidak memiliki efek kausal pada alam semesta kita, jadi kita tidak akan pernah tahu. Meskipun multiverse dipandang oleh banyak orang sebagai sains, pada kenyataannya, itu tidak lebih dari mitos yang didasarkan pada sudut pandang filosofis. Jadi bagaimana kita dapat menjelaskan fakta-fakta yang diamati yang sedang "dijelaskan oleh banyak ahli mitologi" dan apa yang akan membentuk filsafat yang baik?

Multiverser berusaha untuk maju ke teori terpadu segalanya (ToE) dengan menjelaskan masalah pengukuran dalam mekanika kuantum dan dengan mempromosikan keyakinan mereka bahwa alam semesta adalah matematis. Sebagai cadangan filosofis, mereka menggunakan prinsip antropik yang lemah bersama dengan pisau cukur Occam. Saya sudah membahas sains, atau lebih tepatnya kurangnya sains untuk menjelaskan multiverse. Pada sisi filosofis, prinsip antropik yang lemah, seperti multiverses, adalah teori yang tidak dapat diuji yang tidak memberikan prediksi yang dapat dipalsukan, oleh karena itu, sementara itu menimbulkan pertanyaan mendasar dari "mengapa kita dan mengapa alam semesta ini?" dianggap sebagai pertimbangan daripada prinsip. Pisau cukur Occam adalah prinsip bahwa solusi paling sederhana biasanya yang benar. Meskipun multiverse tidak terdengar seperti solusi sederhana, para pendukungnya mengklaim bahwa itu lebih sederhana daripada mencoba menjelaskan prinsip antropik dengan cara lain. Ini masih bisa diperdebatkan; namun, pisau cukur Occam hanya boleh digunakan sebagai panduan, bukan arbiter dan seperti yang telah kita lihat, prinsip antropik bukanlah prinsip tetapi pertimbangan.

Sebuah alternatif

... apakah itu benar atau salah, itu dapat dipalsukan dan dapat digunakan sebagai agenda untuk mendorong ilmu pengetahuan maju daripada membawa kita ke jalan buntu.

Untuk menghapus ini, kita perlu kembali ke beberapa prinsip dasar. Bentang alam tempat multiverser beroperasi adalah salah satu hukum yang tidak berubah, diciptakan oleh matematika yang telah ada sejak kelahiran alam semesta kita, yaitu struktur matematika. Pandangan yang berlawanan adalah bahwa hukum-hukum alam semesta kita telah berevolusi dari waktu ke waktu dan matematika dapat menyusun hukum-hukum ini, tetapi matematika tidak menciptakannya. Pandangan alternatif ini dipromosikan oleh para filsuf seperti Roberto Unger dan fisikawan seperti Lee Smolin, jar dengan arus utama untuk menyatakan bahwa hanya ada satu alam semesta tunggal dan itu tidak matematis.

Keuntungan dari pandangan alternatif ini, apakah itu benar atau salah, adalah dapat dipalsukan dan dapat digunakan sebagai agenda untuk mendorong ilmu pengetahuan maju daripada membawa kita ke jalan buntu. Alam semesta tunggal ini mungkin salah satu dari sekian banyak dalam urutan (atau memantul), lahir dari kehancuran lalu dilahirkan kembali, tetapi untuk maju secara ilmiah, kita harus melihat untuk membuktikan / menyangkal semua yang kita dapat secara absolut di alam semesta ini.

Untuk menguraikan alam semesta yang tunggal ini, alih-alih hukum fisika didorong oleh matematika, hukum dapat dianggap berkembang. Ketika cukup banyak skenario dengan kompleksitas yang sama terjadi dari waktu ke waktu, sebuah hukum telah berevolusi. Hukum tidak absolut tetapi merupakan perkiraan terhadap rincian pengamatan. Pembuatan undang-undang ini rusak pada tingkat kuantum karena hukum bukan aturan mutlak untuk semua komponen individu, melainkan perkiraan statistik untuk hasil yang berulang.

Implikasi untuk komputasi kuantum

Masalah baru yang diajukan mekanika kuantum ini berpotensi menimbulkan konsekuensi yang merusak bagi masa depan komputasi kuantum. Banyak teori kuantum telah diajukan untuk menjelaskan kegagalan hukum di tingkat kuantum. Multiverser mengklaim bahwa semua probabilitas ada, meskipun di alam semesta level 3 berbeda. Namun, sebagai bagian dari teori alam semesta tunggal, kita memiliki interpretasi ensemble yang sebenarnya. Interpretasi ini mengandaikan bahwa dinamika kuantum hanya berlaku untuk sistem yang memiliki salinan dan inilah sebabnya kami hanya mengamati dinamika kuantum di yang sangat kecil dengan banyak salinan. Ketika ditingkatkan, benda makroskopik tidak dijelaskan oleh mekanika kuantum karena mereka bukan bagian dari ensembel salinan.

... saatnya kita meletakkan kembali ilmu pengetahuan dalam agenda dan bekerja dengan apa yang kita miliki di alam semesta kita.

Dilema untuk komputasi kuantum adalah kita mengasumsikan validitas teori yang tidak dapat diuji. Jika teori multiverse salah dan teori alam semesta singular benar bersama dengan interpretasi ensemble yang sebenarnya, ini mungkin berarti bahwa kita tidak akan pernah dapat melampaui titik kompleksitas dengan komputer kuantum. Ini karena kompleksitas komputer kuantum meningkatkan kemungkinan eksak dari konfigurasi di tempat lain di alam semesta berkurang. Dengan alam semesta tunggal menjadi teori yang dapat dipalsukan, tentunya ini harus menjadi fokus penelitian.

Saya pikir sudah saatnya kita menempatkan ilmu pengetahuan kembali dalam agenda dan bekerja dengan apa yang kita miliki di alam semesta kita untuk maju sejauh yang kita bisa secara ilmiah sebelum kita mulai mengkhawatirkan alam semesta lain.

Untuk informasi lebih lanjut tentang komputasi kuantum, Adrian Fern telah menulis artikel yang bagus di sini.