Речь пойдет о западной теоретической физике. С прикладной физикой конечно тоже не все в порядке, потому что затраты на разработки растут в геометрической прогрессии. «Прогресс» достигается за счет повышения точности измерительных инструментов (количества, а не качества). Новое качество, то есть создание измерительных инструментов, основанных на качественно других физических принципах не появляется собственно из-за отсутствия теории каких-то других физических принципов.
Самым вопиющими примерами являются БАК (Большой адронный коллайдер), стоимость которого оценивается в 7,8 млрд. долларов, а ежегодное содержание в 1,2 млрд., и уже собираются строить еще больше. И телескоп Джеймс Уэбб переплюнувший БАК по стоимости - 12 млрд. Первый, чтобы рассмотреть самое мелкое, а второй – самое крупное. Нам рассказывают, что это все ради проверки очень важных теорий, без знания «истинные они или нет» нам никак. И как у алкоголиков всегда есть повод отпраздновать: подтвердим - выпьем, опровергли – тоже результат - выпьем. Первые (БАК) упиваются тем, что среди миллиардов «рожденных» частиц разглядели одну – Бозона Хигса, а вторые (Джеймс Уэбб) упиваются тем, что в мутных пятнышках разглядели на удивление «зрелые» галактики, возникшие, когда возникнуть не могли.
Причем квантовая механика и космология в теории не сходятся от слова совсем. Эти теории не просто разные, они исключают друг друга: если верна одна, то автоматически ложна другая. Однако обе «объясняют» как устроен мир, в котором мы живем. Западная физика уже не просто внутренне противоречива, а разодрана противоречием надвое, живет одновременно в двух несовместных реальностях. При этом демонстрирует «Двигательное и речевое возбуждение… бредовые интерпретации… случай, по-видимому, сложный… Шизофрения, надо полагать. А тут еще алкоголизм…» (Мастер и Маргарита. М.Булгаков)
Чтобы показать уровень маразма современной западной физической картины мира, полезно напомнить об эпициклах Птолемея, потому что, во-первых, это на самом деле было, что не отменить, во-вторых, теория эпициклов развивалась много столетий и принималась за истинное устройство мироздания, в-третьих, оказалась совершенно ложной, а в-четвертых, и для меня лично – самое поразительное, этот сюжет всем физикам известен (или нет?).
Идея эпициклов состоит в таком изображении движения небесных светил вокруг Земли, чтобы оно совпадало с видимым движением по небу, и только. Для этого чертили окружность с центром в Земле. Потом вокруг точки (любой) на окружности чертили еще одну окружность, которую и называли эпициклом. А теперь представьте, что эти окружности одновременно вращаются, двиньте какую-то точку на окружности №1 и одновременно двиньте ее по эпициклу. Представили? Трудно представить? Выглядеть это может примерно так:
Подобрать скорости движения по окружностям и размеры самих окружностей – задача очень нетривиальная. Для большей точности подбирали и вторичные, и третичные и т.д. эпициклы. К 13-му веку изображение Солнечной системы насчитывало 75 окружностей. А светил было лишь 9, из которых Луна и Солнце двигались строго по окружностям, то есть на остальные семь приходилось 73 окружности, считай в среднем по девять эпициклов на каждую.
Современников теория эпициклов удивляла своей непревзойденной точностью… и сложностью. Про нее вполне могли говорить в духе Планка: человек может понять даже то, чего не может представить. В 1250 году король Альфонс X Кастильский высказался об этом так:
Если бы Господь Бог при сотворении мира сделал мне честь спросить моего совета, то многое было бы создано получше, а главное — попроще
(чем не претензия Эйнштейна к квантовым физикам: «Бог не играет в кости»). А астрономы Альфонсу возражали:
Нас не должна устрашать многосложность гипотез или же трудность вычисления, а мы должны единственно заботиться о том, чтобы по возможности удовлетворительнее объяснять явления природы…Зачем удивляться сложному движению небесных тел, если самая сущность их вовсе неизвестна?
Так и вспоминается афоризм квантового физика Дэвида Мермина: «Заткнись и считай!».
А теперь вопрос: если бы вдруг возникла задача запустить искусственный объект, то была бы эта задача практически выполнимой? Разумеется, нет, потому что древним астрономам не удалось разработать не просто непротиворечивой, а хотя бы единой теории движения для всех светил. Например, планеты за Солнцем двигались по большому кругу с синодическим периодом, а по эпициклу с периодом год. В это же время планеты Марс и Венера по большому кругу двигались с периодом год, а по эпициклу с синодическим периодом. В связи с этим сам Птолемей говорил, что «легче, кажется двигать сами планеты, чем постичь их сложное движение».
Сегодня мы знаем, что система эпициклов - заблуждение, а светила-планеты двигаются по эллиптическим орбитам. И потому можем запускать по расчетным траекториям свои «светила» - искусственные спутники. Причем законы движения небесных тел действуют не только в небесах, но и у земли, и каждый, а не только специально обученный и вооруженный инструментами физик, может в этом убедиться, просто подбросив камень и пронаблюдав его движение приблизительно по параболе, которая при более точном измерении оказывается частью эллипса. Знают физики эту историю? Конечно! Однако…
Посмотрим на правило расчета «движения» квантовых объектов. Чтобы «вычислить» движение элементарной частица мысленно чертятся всевозможные траектории движения частицы из пункта А в пункт Б. Всевозможные в буквальном смысле: кривые, петляющие, зигзагующие, через все уголки лаборатории, вокруг Земли со всеми возможными загогулинами, от Земли до Луны и обратно в Б, до самой далекой во Вселенной галактики с кружением по галактике и обратно к Земле и в Б и так далее и так далее… Потому что согласно квантовой механики частица движется сразу по всем траекториям! Еще говорят в состоянии суперпозиции всех возможностей. Потом все «суммируется» и траектории превращаются… превращаются траектории … в вероятность обнаружить частицу в точке Б.
Короче. Когда частица движется, то по западным физическим представлениям она «размазана» по всей Вселенной, а потом «бац!» редуцирует (стягивается) в одну конкретную точку! Как? Никто не знает.
Некоторые говорят, что все возможности реализуются в бесконечном множестве миров. В каждом своя версия. Другие говорят, что редукция происходит лишь в нашем сознании, сознание придумало редукцию, а на самом деле ее в природе нет. Третьи говорят, что дело в неопределенности: частица неопределенно где и неопределенно движется. Четвертые, что никаких траекторий нет вовсе, потому что элементарные частицы не имеют свойства быть в каком-то конкретном месте. Но все сходятся в том, что сущность элементарных частиц нам не известна, а поэтому: заткнись и считай!
И действительно зачем, если есть алгоритмы, позволяющие с любой наперед заданной точностью предсказывать движение наблюдаемых частиц? Ух! Как захватывает дух! Вот только свои частицы с нужными нам свойствами создавать не можем. А могли бы, если бы знали их сущность. А вообще-то очень нужно… вот прямо сейчас. Причем это должно быть доступно каждому, а не только специально обученному физику, вооруженному инструментами стоимостью в миллиарды долларов.
Обратимся к новомодному поветрию (много шума из ничего) - квантовым компьютерам. Рассказывают: ух! Так что захватывает дух! От перспектив… квантовое превосходство называется. Про превосходство – не шутка, потому как в сущности объявлена угроза, и поэтому начата гонка квантовой вооруженности. Вот прямо так и угрожают: кто первым овладеет технологией квантовых вычислений, тот мгновенно расшифрует все зашифрованное, узнает все засекреченное и как жахнет по секретам, что мало не покажется.
Мне лично очевидно, что тем, кто замутил «квантовое превосходство» есть что скрывать, и от «все тайное становится явным» их мутит так, что в обморок падают и в обморочном состоянии бредят о собственном квантовом превосходстве, которое в принципе бессмысленно, потому что честным людям скрывать нечего.
Объяснение как работает квантовый компьютер, так чтобы было понятно, в интернете я не нашел. Все физики как по методичке талдычат одно и тоже: суперпозиции, редукции, диссипации … Пришлось придумать свою аналогию. Без нее объяснить, что с квантовыми вычислениями не так – затруднительно… Возможно ли…?
Представьте себе круизный лайнер с тысячами пассажиров и сотнями людей персонала. Каждый занят своим. Вот всех этих людей, взятых вместе, назовем квантовым объектом в суперпозиции своих состояний.
Теперь представьте, что на лайнер налетела волна, которая его качнула. Кого-то кинуло на правую сторону лайнера, а кто-то успел зацепиться и того кинуло на левую сторону, когда лайнер качнулся обратно. Это назовем воздействием, например, лазерным лучом на квантовый объект.
С лайнера сходит трап, по которому может спуститься только один человек. Только один, всегда один, и если сошел один, то больше никто никогда не сойдет – таковы правила игры. На выходе его спрашивают: что с тобой случилось? И он говорит, например, ударился о правый борт. Это называется измерение. Почему только один? Так – квантовая редукция, будь она неладна. Согласно идее квантовой редукции все, кроме одного, который сошел, должны просто испариться с лайнера будто их и не было, так чтобы и спросить больше было не с кого. Но это слишком жестоко, поэтому пусть будет такой вот уникальный трап, да и пассажиры с экипажем нам еще понадобятся.
Волна может быть разного вида. Одна лайнер качнет, другая развернет, а какая-то затормозит и т.д. Набегающие волны назовем унитарными преобразованиями, сохраняющими (да, куда они с подвод… лайнера денутся?) суперпозицию.
Вот такой лайнер назовем кубитом, а всю эту историю назовем квантовое вычисление. Что важно. С пассажирами и экипажем произошло много чего, но расскажет только один какой-то случайный пассажир или член экипажа про то, что произошло лично с ним.
Много кубитов – это много лайнеров, которых колбасит всех вместе, но перед самим моментом запуска вычисления их состояние друг от друга отличаются. Каждый колебало по-своему, но в какой-то момент они приняли определенное заранее придуманное физиком положение. В одних люди в основном скопились у правого борта, а у других у левого. В этот момент океан замораживают и лайнеры так и остаются наклоненные каждый в свою сторону. Физики говорят, что кубиты заморожены, например, в магнитных полях или, например, в лазерном луче.
Далее океан размораживают и на лайнеры начинают нагонять волны по заранее задуманному плану и на каждый лайнер свой набор волн. Это, напоминаю, называется унитарными преобразованиями, которые являются аналогией логических операций классического компьютера. И по завершении всего процесса, как уже было сказано, выпускают по одному человеку с каждого лайнера для допроса. Тщательно записывают набор ответов – это результат цикла. На этом один цикл работы квантового компьютера завершается.
Понятно, что каждый раз результат случаен, и чтобы выявить часто встречающийся результат нужны сотни, если не тысячи циклов… Вот же им достается! Тактом называют количество циклов, достаточных чтобы более половины результатов были одинаковыми. А для уверенности, что не ошиблись, запускают 2-4 такта. Если во всех тактах получили одинаковые результаты, то решение считается найденным.
Перспективность квантовых вычислений видится в том, что все это происходит очень быстро. Решение находится за время в тысячи и десятки тысяч раз меньшее, чем на классическом компьютере, потому что в вычислении сразу учувствуют мириады состояний (пассажиров и членов экипажей), возникает, как говорят, квантовый параллелизм вычислений. И все было хорошо, пока Google не заявил о том, что достиг квантового превосходства. Цитата:
Сегодня научный журнал Nature опубликовал результаты усилий Google по созданию квантового компьютера, способного выполнять задачи, которые не под силу ни одному классическому компьютеру; в этой области это известно как «квантовое превосходство». На практике наш чип, который мы называем Sycamore, выполнил вычисления за 200 секунд, на которые у самого быстрого суперкомпьютера в мире ушло бы 10 000 лет. (https://blog.google/technology/ai/computing-takes-quantum-leap-forward/)
Однако вскрылся нюанс. Оказалось, что вычисления проводились на задачах, не имеющих практического смысла, но при квантовом вычислении затрачивалось время меньшее чем при решении этих задач на классическом компьютере. Казалось бы, какая разница, раз принципиальная возможность квантового превосходства продемонстрирована. Однако…
Я лично в этом вижу крах мечты о квантовых компьютерах. Разумеется, в квантовые вычисления продолжат играть и подозревают, что с еще большим азартом. Деньги то немереные! И Google догонять нужно!
Если кто не понял, компания, имеющая самые большие в мире ресурсы и денежные, и технологические и людские, практически не имеющая конкуренции в мире совершила подлог. Подлог в том, что квантовое превосходство якобы достигнуто.
Нельзя иметь превосходство в том, что никому не нужно. Ведь если вы решили задачи, которые никому не нужны, то над чем, над кем, превосходство? Это как на войне наступать туда, где противника нет и никаких целей наступление не достигнет. Ну, наступайте себе на здоровье, кого вы там победите? Покажете какие молодцеватые? Ну, ну…
А если серьезно, то вопрос в следующем. Если некоторая компания заявляет, что достигла цели, то будет ли она эту цель достигать в будущем? Очевидно, что если цель достигнута, то глупо ее достигать снова и снова. А значит компания Google на деле заявила, что больше не будет заниматься проблемой квантового превосходства (достигли же елки-палки). И вот здесь интересно почему?
У меня конечно нет ни инсайдерской информации, ни источников кроме публичных, поэтому дальше будут лишь мои личные философские рассуждения. А какие еще рассуждения могут быть на канале о Гуманитарной философии?
Вспомним, кто знал и подзабыл, а кто не знал, то общеизвестно, что электроны «крутятся» вокруг атома на определенных «орбитах», называемые уровнями. Только на них и никак иначе. Определенный набор протонов и нейтронов образует ядро, обладающее строго определенными свойствами и никаких других. Помните изображения орбиталей химических элементов (шарики, гантельки, и более сложные, обозначаемые d- и f-)? У каждого химического элемента своя фигура из набора орбиталей, зависящая от атомного числа и никакие другие вариации вокруг ядра не выстраиваются. Если брать небольшим числом набор каких-то атомов, то из него можно построить, как правило, только одну комбинацию, называемую молекулой, или несколько комбинаций, которых все равно наперечет. Все перечисленное называется квантовыми объектами, с некоторыми из которых экспериментируют физики в квантовых вычислениях.
Внимание, вопрос: откуда у физиков, озаботившихся квантовыми вычислениями, возникло убеждение, что из квантовых объектов можно выстроить произвольную фигуру и она будет устойчивой? Все, что известно про квантовые объекты говорит – такого быть не может!
Возвращаясь к нашей аналогии с лайнерами. Когда океан отмораживают, то лайнеры начинают плавать, очевидно, и выходить из того состояния наклонов, в которых их заморозили. Это называют квантовой диссипацией. Задача: начать вычисление, пока лайнеры не расплылись слишком далеко от исходного состояния. Отсюда задача создания условий сохранения квантового состояния по времени достаточного для проведения цикла вычисления.
Так вот, я думаю, что в Google за счет миллионов экспериментов обнаружили, что оказывается есть некоторые начальные состояния для каждого определенного числа кубитов в системе, в которых квантовая система остается устойчивой длительное время сама по себе, возможно, что при определенных условиях даже какое угодно время. На этих начальных состояниях можно комфортно выполнять квантовые вычисления. Но есть проблема – нужно под это состояние придумать задачу, которую можно перенести на классический компьютер. Вот они такие задачи и придумали. А потом пришло понимание, что это единственный путь. Ищем устойчивые состояния, и подбираем под них реальные задачи. И здесь собственно проблема и нарисовалась.
Для небольшого числа кубитов и возникающих из них устойчивых комбинаций их состояний реальные задачи как-то не находятся. Теоретически можно представить, что на огромном числе кубитов могут возникать такие устойчивые комбинации, на некоторых участках которых могут быть фигуры, подходящие под реальные задачи, но времени вселенной не хватит, чтобы перебрать все комбинации даже для большого числа кубитов (не говоря уже про огромные), чтобы найти устойчивые. Хотя природа и демонстрирует этот подход на ДНК как работающий, когда на каких-то участках возникают комбинации, называемые генами, решающие практически полезные для клетки задачи (большинство участков не используются, понятно почему), но ресурса современных компьютеров (а для поиска комбинаций приходится использовать исключительно классические компьютеры) сегодня в принципе недостаточно.
Вывод печален:
универсальные квантовые компьютеры сегодня невозможны.
Похоже, что в Google это поняли. И у меня остался только один вопрос: почему этого не могли понять сразу, почему сразу не было понятно, что возможны только некоторые устойчивые комбинации?
Отвечаю. Потому что никакой квантовой физической теорией западная физика не располагает. Это все знакомые уже нам «эпициклы Птолемея».
Сначала думали, что атомы излучают свет какого угодно цвета, но обнаружили, что нет. Физик пошел к математику: напиши дескать формулу, чтобы из чисел группы А получались числа группы Б. Математик (Бальмера) формулу подобрал, почему она такая – никто не знает – «эпицикл». Сначала думали, что электроны в атоме двигаются по орбитам, а оказалось, что нет. Шредингер подобрал уравнение, так чтобы из чисел группы А получались числа группы Б. Почему оно такое – никто не знает – «эпицикл». Сначала думали, что вещество может превращаться в вещество как угодно (мечта о философском камне отсюда), а оказалось, что нет. Менделеев подобрал таблицу конечного числа химических элементов. Почему она такая - никто не знает… в общем понятно … все очень точно и очень сложно, как и было с «эпициклами Птолемея».
А главное, что из этих теорий, из чего и какие устойчивые комбинации будут возникать, наперед предсказать невозможно в принципе. Такая физика нам не нужна.
А какая нужна в продолжении…Русская утопия 7. Физика созидания = термоядерная энергетика
Сергей Дегтярев