Die Welt als Computer

09/06/2008 - 20:11 von l.arendes | Report spam
Hallo!

In den letzten vierzig Jahren haben mehrere Autoren versucht, die Welt
mit einem Computer zu vergleichen, hauptsàchlich um die
Quantenmechanik (QM) damit zu interpretieren. Der erste war Konrad
Zuse, der auch den ersten Computer gebaut hat. Der neueste Autor in
dieser Reihe ist Seth Lloyd, und ich würde gern wisdsen, was Ihr von
seinem Weltbild haltet. Im Folgenden gebe ich eine kurze
Zusammenfassung und Kritik seiner Sichtweise; den vollstàndigen Text
kann man auf meiner Homepage lesen:
http://freenet-homepage.de/Lothar Arendes/

Seth Lloyd (2006): "Programming the universe":

Seth Lloyd ist als promovierter Physiker Professor für Maschinenbau
und arbeitet an der Entwicklung von Quantencomputern. Zukünftige
Quantencomputer sollen eine wesentlich umfangreichere
Informationsverarbeitungsfàhigkeit besitzen als heutige Computer,
indem sie die Superpositionszustànde der QM ausnutzen. Das bedeutet,
dass sie nicht nur die möglichen Bitzustànde 0 und 1 wie die heutigen
Computer haben, sondern auch alle möglichen Überlagerungszustànde (a |
0> + b |1>), wobei natürlich die quantenmechanischen
Superpositionszustànde als real gedeutet werden, man sich also auf
eine bestimmte realistische Interpretationsrichtung der QM festlegt.
Um die quantenmechanischen Superpositionszustànde für die
Rechenleistung nutzen zu können, sind Elementarteilchen wie Photonen
und Elektronen integrale Bestandteile der Rechenvorgànge eines
Quantencomputers.

Lloyd vergleicht nun das gesamte Universum mit einem (zukünftigen
leistungsfàhigen) Quantencomputer: "The universe is a quantum
computer" (ebd. S. 3), was er seinen Studenten in seinen Vorlesungen
als wissenschaftliche Wahrheit pràsentiert. Die Hardware dieses Welt-
Quantencomputers wird seiner Meinung nach gebildet von den
Elementarteilchen, die ebenso wie die Superpositionszustànde der
Wellenfunktionen als real existierend angenommen werden: "The world is
composed of elementary particles – electrons, photons, quarks – and
each elementary piece of a physical system registers a chunk of
information: one particle, one bit" (ebd. S. 6). Die rechnerische
Tàtigkeit der Welt ("the computational nature of the universe") ergibt
sich aus den Wechselwirkungen aller Elementarteilchen, die
insbesondere wàhrend der Superpositionszustànde eine immens hohe
Verarbeitungskapazitàt besitzen.

Lloyds Buch ist auf dem Niveau eines einführenden Studentenkurses
geschrieben, was dazu führt, dass zwar elementare quantenmechanische
Phànomene und Konzepte wie Heisenbergs Unschàrferelation, das
Doppelspaltexperiment und das EPR-Paradox erlàutert werden (in oftmals
anekdotischer Form), dass aber Problemfelder, wie etwa die Fragen nach
dem Abschluss des Messprozesses, der Reduktion der Wellenfunktion etc.
– wofür sich Professoren der theoretischen Physik interessieren würden
– nicht mit wissenschaftlicher Akribie behandelt werden müssen. Die
kritischen Problempunkte des Interpretationsproblems der QM werden
deshalb eher ausgeklammert oder geschickt umgangen als gelöst. Auch
enthàlt das Buch einige grobe Ungenauigkeiten. So stellt er den
berühmten Aufsatz von Einstein, Podolsky und Rosen, das EPR-Paradox,
so dar, als würde nach den drei Autoren die QM die Existenz der
Realitàt leugnen, wohingegen es die Absicht der drei Autoren war, die
Unvollstàndigkeit der QM zu belegen. Loyd schreibt wörtlich über den
Aufsatz: "With Boris Podolsky and Nathan Rosen, he [Einstein] wrote a
famous paper on what is now commonly referred to as the EPR paradox,
pointing out the counterintuitive nature of entanglement and showing
that it implied that there were no underlying ‘‘elements of reality‘‘
in the world‘‘ (ebd. S. 120). Offensichtlich hat Lloyd einige der
wichtigsten Veröffentlichungen zum Interpretationsproblem der QM nicht
gelesen.

Lloyds Vergleich des Universums mit einem Quantencomputer basiert auf
einer realistischen Interpretation der Elementarteilchen und
insbesondere der Superpositionszustànde der Wellengleichung, seine
Interpretation der QM begründet er jedoch nicht genügend und làsst
viele Problempunkte im Dunkeln. So schreibt er, dass die Verschrànkung
zweier Objekte nach einer Wechselwirkung (z.B. die Protonen im EPR-
Paradox) zwar keine Fernwirkung benötige, dass die Korrelation der
beiden Teilchen aber doch spukhaft sei (ebd. S. 120) – wie in der
Realitàt eine derartige Korrelation physikalisch möglich sein kann,
bleibt jedoch offen. Ebenso nebulös àußert er sich über das Problem
der Reduktion des Wellenpaketes. Er glaubt an keine Reduktion der Psi-
Funktion, àußert sich aber gegen die Vielwelteninterpretation, wonach
alle Superpositionselemente als verschiedene Welten auch nach einer
Beobachtung tatsàchlich weiter existieren würden. Für Lloyd existieren
zwar nach einer Beobachtung noch alle Elemente der Wellenfunktion, die
nicht beobachteten seien aber nicht real, wobei nicht ganz klar ist,
was genau er hier mit "real" meint. Lloyd meint, diejenigen Teile der
Wellenfunktion, die nicht zum beobachteten Wert gehören, ignorieren zu
können, weil sie auf die Realitàt keine Wirkung mehr ausüben. Das
Problem der Reduktion des Wellenpaketes wird somit nicht in einem
streng wissenschaftlichen Sinn gelöst, sondern verdràngt. Mit dieser
Unklarheit hàngt zusammen, dass für Lloyd zwar die Umwelt die
Verschrànkung korrelierter Teilchen aufhebt, aber was genau die
"Umwelt" ist, wird nicht detailliert ausgeführt. Auch sei eine Messung
reversibel, aber wann eine Messung endgültig abgeschlossen ist, bleibt
unklar.

Lloyd hàlt das Universum für einen Quantencomuter, dessen Hardware aus
den Elementarteilchen besteht. Da er jedoch keine überzeugende
Interpretation der QM liefert, stellt sich nach wie vor die Frage, ob
Elementarteilchen überhaupt real sind und ob insbesondere die
Wellenfunktion etwas Reales darstellt, was für die Idee eines
Quantencomputers unabdingbar zu sein scheint. Auch stellt sich die
Frage, welchen wissenschaftlichen Wert sein Vergleich der Welt mit
einem (zukünftigen) Quantencomputer haben soll. Ich habe meine Version
des Computer-Weltbildes (Arendes 1992) ausgearbeitet, um dadurch eine
realistische Interpretation der QM plausibel machen zu können und um
daraus Leitideen für die zukünftige wissenschaftliche Forschung
abzuleiten. Diese Funktionen hat aber bei Lloyd das CWB nicht.
Außerdem sei die Welt nicht einfach ein Computer, sondern ein
Quantencomputer – was ist damit gemeint? Der zentrale Teil der QM, der
für die Informationsverarbeitungsfàhigkeit der Quantencomputer
zustàndig sein soll, sind die superponierten Wellenfunktionen. Aber ob
die Wellenfunktion etwas Ontologisches darstellt (und wenn ja, was),
ist doch gerade eines der großen Ràtsel der QM. Bei meiner Version des
CWB wird die Materie der Welt hervorgebracht von einer Seinsschicht,
welche àhnlich der Hardware eines Computers Informationen verarbeitet,
aber welcher Art diese Informationsverarbeitung ist (ob sie
vergleichbar ist mit der unserer Computer oder andersartig), darüber
mache ich keine Aussage. Wenn aber Lloyd schreibt, dass die Welt kein
herkömmlicher Computer sei, sondern ein Quantencomputer, dann bietet
er nur scheinbar mehr an als ich, denn was genau die Wellenfunktion
ist, kann er nicht sagen. In Anlehnung an Bohm kann man die
Wellenfunktion als eine Informationswelle bezeichnen, wie es zu dieser
Informationswelle kommt, ist aber unklar. Die Bereitstellung eines
neuen Wortes – statt von "Rechnung" von "Quantenrechnung" zu reden –
ergibt keinen wissenschaftlichen Wissensgewinn. Man wird hier sehr an
Goethes Faust erinnert, wo Mephisto sagt:

Denn eben wo Begriffe fehlen,
Da stellt ein Wort zur rechten Zeit sich ein.
Mit Worten làßt sich trefflich streiten,
Mit Worten ein System bereiten,
An Worte làßt sich trefflich glauben,
Von einem Wort làßt sich kein Jota rauben.

Nur zu behaupten, die Welt sei kein Computer, sondern ein
Quantencomputer, ist nicht sehr informativ. In der Technik wàre es
sinnvoll, als Abgrenzung zu den heutigen Computern von einem
Quantencomputer zu reden – nàmlich als Hervorhebung, dass hierbei
Elementarteilchen von grundlegender Bedeutung sind (sollte es in
Zukunft tatsàchlich gelingen, ihn zu bauen); aber in der Wissenschaft
die Welt als Quantencomputer statt als Computer zu bezeichnen, bringt
keinen zusàtzlichen Erkenntnisgewinn, da wir ja gar nicht wissen,
welche Art von Informationsverarbeitung der QM zugrunde liegt.
Wissenschaftlichen Wert hat nur die Aussage, dass die Welt ein
informationsverarbeitendes System zu sein scheint. Wollte man
unbedingt einen anderen Namen haben, dann wàre es angebrachter, vom
parallel arbeitenden "Supercomputer" zu sprechen, wie es ihn sogar
schon gibt. Aber auf der Weltbildebene benötigt man nicht bei jeder
neuen Computertechnologie einen neuen Namen. Bei Lloyds Weltbild kommt
noch hinzu, dass er die Elementarteilchen für die Hardware hàlt, was
angesichts der vielen Deutungsprobleme der QM eine meiner Meinung nach
unhaltbare Position ist. Und ebenso ist bei diesem Weltbild nicht zu
verstehen, wie Elementarteilchen als Teile des menschlichen Gehirns
Bewusstseinsqualitàten hervorbringen können und was oder wo der
Prozessor sein soll.


Tschüssi, Lothar Arendes
 

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#1 l.arendes
09/06/2008 - 20:22 | Warnen spam
Hall!

Als Vergleich soll kurz meine Version eines Computer-Weltbildes
zusammengefasst werden:

Bei meiner Konzeption eines Computer-Weltbildes vergleiche ich unsere
beobachtbare Realitàt – unsere Raumzeit mit den darin befindlichen
Objekten einschließlich aller Lebewesen – mit dem Computerbildschirm
und den darauf befindlichen Objektdarstellungen, und die Naturgesetze,
wie sie von der Physik und den anderen Wissenschaften beschrieben
werden, bilden innerhalb dieser Metapher die Computer-Software. Da
dementsprechend alle materiellen Objekte einschließlich der
Elementarteilchen (nach einer Beobachtung im aktualisierten Zustand)
nur Abbildungen auf dem (hier nun dreidimensionalen)
Computerbildschirm sind, können die Elementarteilchen natürlich nicht
die Hardware des Weltcomputers bilden. Da nach Heisenbergs
Interpretation der QM die Elementarteilchen vor ihrer Messung – vor
ihrer "Aktualisierung" – nur in einem potenziellen Zustand sind,
vermute ich eine zweite Seinssphàre, aus der heraus die Materie
erschaffen wird und die ich mit dem in der Physik gàngigen Begriff
"Quantenvakuum" kennzeichne oder auch als "Äther" bezeichne, und die
die Hardware des Weltcomputers ausmacht. Mit dieser Konzeption des CWB
kann man sàmtliche Interpretationsprobleme der theoretischen Physik
lösen, was ich hier nicht im Detail ausführen will und deshalb auf
meine Bücher und Aufsàtze verweise.

http://freenet-homepage.de/LotharArendes/

Lothar Arendes

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