ข้อมูล: ภาษาใหม่ของวิทยาศาสตร์
ฮันส์ คริสเตียน ฟอน เบเยอร์
Weidenfeld & Nicolson: 2003. 258 หน้า £16.99
เว็บสล็อตแท้ จักรวาลทำมาจากอะไร? นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากขึ้นสงสัยว่าข้อมูลมีบทบาทสำคัญในการตอบคำถามนี้ บางคนถึงกับแนะนำว่าในที่สุดแนวคิดที่ยึดตามข้อมูลอาจหลอมรวมหรือแทนที่แนวคิดดั้งเดิม เช่น อนุภาค สนามและแรง จักรวาลอาจถูกสร้างขึ้นจากข้อมูล แนวคิดหนึ่งห่อหุ้มไว้อย่างเรียบร้อยในสโลแกนของนักฟิสิกส์ John Wheeler: “It from bit” คนอื่นค่อนข้างกล้าน้อยกว่าแนะนำว่าการดูมุมมองตามทฤษฎีข้อมูลอาจให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับทฤษฎีที่มีอยู่ เช่น กลศาสตร์สถิติและกลศาสตร์ควอนตัม
นี่เป็นแนวคิดเก็งกำไรที่ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา ความสำเร็จที่ให้กำลังใจมากที่สุดของพวกเขาอาจเป็นการแก้ปัญหาความขัดแย้ง ‘ปีศาจของแมกซ์เวลล์’ ซึ่งเป็นปริศนาอายุนับศตวรรษในรากฐานของกลศาสตร์ทางสถิติ ในการทดลองทางความคิดที่ขัดแย้งกันของเจมส์ เคลิร์ก แมกซ์เวลล์ ปีศาจที่มีความคล่องแคล่วเป็นพิเศษและความสามารถในการมองเห็นได้แบ่งแก๊สที่เป็นเนื้อเดียวกันในขั้นต้นออกเป็นสองส่วน ส่วนหนึ่งประกอบด้วยโมเลกุลที่เคลื่อนที่ช้า และอีกส่วนหนึ่งคือส่วนที่เคลื่อนที่เร็วกว่า ในการทดลองทางความคิด ตอนแรกก๊าซจะกระจายอย่างเท่าเทียมกันผ่านภาชนะสองห้องที่มีประตูกลเชื่อมต่อกันซึ่งปีศาจสามารถเปิดและปิดได้ โดยสังเกตความเร็วของโมเลกุลที่เข้าใกล้ประตูกลอย่างถี่ถ้วนแล้วเปิดหรือปิดตามความเหมาะสม
ระบบผลลัพธ์มีระเบียบมากกว่าก๊าซที่เป็นเนื้อเดียวกันดั้งเดิม และมีเอนโทรปีต่ำกว่า ยิ่งกว่านั้น การทำประตูกลให้มีน้ำหนักเบาเพียงพอ ปีศาจก็สามารถควบคุมมันได้โดยใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยตามอำเภอใจ ดังนั้น การวิเคราะห์ที่ไร้เดียงสาแสดงให้เห็นว่าปีศาจของแมกซ์เวลล์ลดเอนโทรปีทั้งหมดของระบบ ซึ่งละเมิดกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์
ความขัดแย้งนี้ได้รับการแก้ไขในปี 1982 เมื่อนักฟิสิกส์ Charles Bennett สร้างงานก่อนหน้านี้โดยคนอื่น ๆ โดยเฉพาะ Rolf Landauer แสดงให้เห็นว่าการวิเคราะห์นี้ไม่ได้คำนึงถึงต้นทุนเอนโทรปีที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลที่ปีศาจได้มาเมื่อสังเกตความเร็วของโมเลกุล ใกล้ประตูกล ค่าใช้จ่ายเป็นราคาที่จ่ายเมื่อปีศาจลบบันทึกการสังเกตเหล่านี้ ที่น่าสังเกตคือ เมื่อพิจารณาถึงต้นทุนนี้แล้ว พบว่าการละเมิดกฎข้อที่สองเป็นเรื่องลวงและได้แก้ไขข้อขัดแย้ง
ตัวอย่างล่าสุดของข้อมูลที่มีบทบาทสำคัญอย่างน่าประหลาดใจในวิทยาศาสตร์พื้นฐานคือแนวคิดที่ชัดเจนที่เรียกว่าหลักการโฮโลแกรม กล่าวโดยคร่าว ๆ ว่าวิธีที่ถูกต้องในการอธิบายขอบเขตของกาลอวกาศไม่ได้เกิดจากการอธิบายสนามและแรงในปริมาณมาก ดังที่ทำกันตามอัตภาพ แต่โดยผ่านทฤษฎีที่องค์ประกอบถูกกำหนดไว้บนพื้นผิวของ ศาสนา. แรงจูงใจสำหรับหลักการนี้ส่วนหนึ่งมาจากผลลัพธ์เกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์ของหลุมดำที่บ่งชี้ว่าเนื้อหาข้อมูลของหลุมดำเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ผิวของมัน ไม่ใช่ปริมาตร นักวิจัยบางคนหวังว่าหลักการโฮโลแกรมจะช่วยนำไปสู่ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม เช่นเดียวกับหลักการสมมูลของไอน์สไตน์ที่ช่วยกระตุ้นทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
ตัวอย่างเหล่านี้และอื่น ๆ แสดงให้เห็นถึงการหมักทางปัญญาที่เกี่ยวข้องกับบทบาทของข้อมูลในวิทยาศาสตร์พื้นฐาน หนังสือยอดนิยมอันหรูหราของ Hans Christian von Baeyer ขัดกับฉากหลังนี้
คุณลักษณะที่น่าสนใจ
ที่สุดของหนังสือเล่มนี้คือการมุ่งเน้นที่คำถามใหญ่ ข้อมูลคืออะไร? ข้อมูลมีบทบาทอย่างไรในฟิสิกส์พื้นฐาน ที่อื่นในทางวิทยาศาสตร์ที่ข้อมูลมีบทบาทสำคัญ? และธีมทั่วไปใดบ้างที่เชื่อมโยงพื้นที่เหล่านี้ Von Baeyer เข้าถึงคำถามเหล่านี้จากหลายๆ มุม ทำให้เราได้ทราบถึงคำตอบที่น่าสนใจที่สุดบางส่วนที่มีให้ในปัจจุบัน
มีความสมดุลที่ดีระหว่างวิทยาศาสตร์ที่ยอมรับกับแนวคิดเชิงเก็งกำไร ตัวอย่างเช่น ทฤษฎีมาตรฐานของข้อมูลที่นำเสนอโดยคลอดด์ แชนนอนในช่วงทศวรรษที่ 1940 ได้รับการแนะนำในช่วงต้นของหนังสือ อย่างไรก็ตาม ฟอน เบเยอร์ยอมรับว่าทฤษฎีของแชนนอนมีข้อบกพร่องบางประการ และให้แนวทางอื่นๆ ในการพัฒนาทฤษฎีสารสนเทศ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทฤษฎีข้อมูลควอนตัม
Von Baeyer อภิปรายหัวข้อที่น่าสนใจมากมายในการทัวร์ที่กว้างแต่ไม่ลึก โดยครอบคลุมถึงพันธุศาสตร์ ชีวสารสนเทศ การคำนวณควอนตัม รากฐานของกลศาสตร์ควอนตัม และเอนโทรปีของหลุมดำ เขาเผชิญหน้า และโดยรวมแล้วเอาชนะได้ดีพอสมควร ปัญหาที่นักเขียนวิทยาศาสตร์ยอดนิยมต้องเผชิญคือต้องทำให้เข้าใจง่ายขึ้นโดยไม่ทำให้เข้าใจผิด อย่างไรก็ตาม ฉันสังเกตเห็นข้อผิดพลาดเล็กๆ น้อยๆ ที่โชคร้ายของข้อเท็จจริง
โดยสรุป von Baeyer ได้ให้ภาพรวมที่เข้าถึงได้และมีส่วนร่วมของบทบาทที่เกิดขึ้นใหม่ของข้อมูลในฐานะองค์ประกอบพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์
ข้อมูลผู้แต่ง
สังกัด
คณะวิชาเทคโนโลยีสารสนเทศและวิศวกรรมไฟฟ้าและคณะวิชาวิทยาศาสตร์กายภาพ มหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ รัฐควีนส์แลนด์ 4072 ประเทศออสเตรเลีย เว็บสล็อตแท้
