Mechanika kwantowa wprowadziła nowy zestaw rewolucyjnych idei, takich jak dualizm korpuskularno-falowy, superpozycja stanów, nieoznaczoność, komplementarność, splątanie i całkowicie nowe podejście do prawdopodobieństwa. Mechanika kwantowa została stworzona w celu wyjaśnienia paradoksalnych odkryć, całkowicie niemożliwych do wyjaśnienia w ramach fizyki klasycznej. Współcześnie podobną sytuację możemy znaleźć w naukach o poznaniu i teoriach decyzji – wiele odkryć wydaje się paradoksalnych z punktu widzenia klasycznej teorii prawdopodobieństwa. Na przykład w pewnych warunkach ludzie szacują prawdopodobieństwo koniunkcji zdarzeń A i B jako większe niż prawdopodobieństwo z członów koniunkcji, co jest nazywane błędem koniunkcji, w innych okolicznościach oceniają prawdopodobieństwo sumy zdarzeń A lub B jako mniejsze niż prawdopodobieństwo jednego ze zdarzeń, co jest nazywane błędem dysjunkcji.Celem niniejszego artykułu jest omówienie podstawowych idei programu badawczego Quantum Cognition, który jest zastosowaniem abstrakcyjnego formalizmu mechaniki kwantowej do modelowania czynności poznawczych i procesów decyzyjnych. Kwantowa teoria prawdopodobieństwa, pierwotnie stworzona w celu opisania pomiaru w mechanice kwantowej, wydaje się skutecznym narzędziem w modelowaniu czynności poznawczych i procesów decyzyjnych.
Mechanika kwantowa wprowadziła nowy zestaw rewolucyjnych idei, takich jak dualizm korpuskularno-falowy, superpozycja stanów, nieoznaczoność, komplementarność, splątanie i całkowicie nowe podejście do prawdopodobieństwa. Mechanika kwantowa została stworzona w celu wyjaśnienia paradoksalnych odkryć, całkowicie niemożliwych do wyjaśnienia w ramach fizyki klasycznej. Współcześnie podobną sytuację możemy znaleźć w naukach o poznaniu i teoriach decyzji – wiele odkryć wydaje się paradoksalnych z punktu widzenia klasycznej teorii prawdopodobieństwa. Na przykład w pewnych warunkach ludzie szacują prawdopodobieństwo koniunkcji zdarzeń A i B jako większe niż prawdopodobieństwo z członów koniunkcji, co jest nazywane błędem koniunkcji, w innych okolicznościach oceniają prawdopodobieństwo sumy zdarzeń A lub B jako mniejsze niż prawdopodobieństwo jednego ze zdarzeń, co jest nazywane błędem dysjunkcji.Celem niniejszego artykułu jest omówienie podstawowych idei programu badawczego Quantum Cognition, który jest zastosowaniem abstrakcyjnego formalizmu mechaniki kwantowej do modelowania czynności poznawczych i procesów decyzyjnych. Kwantowa teoria prawdopodobieństwa, pierwotnie stworzona w celu opisania pomiaru w mechanice kwantowej, wydaje się skutecznym narzędziem w modelowaniu czynności poznawczych i procesów decyzyjnych.
W artykule analizowana jest rola metafor pojęciowych w języku wykładu mechaniki kwantowej. Fizycy stosują metafory zarówno w celu przybliżenia naszej wyobraźni mikroświata całkowicie niedostępnego bezpośredniemu doświadczeniu, jak i jako podstawę metaforycznych modeli teoretycznych. W takich sytuacjach metafory są przejawem swobodnej twórczości uczonych – mogłyby być zastąpione innymi lub wyeliminowane. Jednak w mechanice kwantowej niektóre podstawowe pojęcia, takie jak „cząstka” czy „fala”, z konieczności muszą być rozumiane metaforycznie, ponieważ kategorie pojęciowe codziennego doświadczenia i fizyki klasycznej okazują się nieadekwatne do opisu mikroświata.
Dziwne twierdzenie z teorii kwantówTwierdzenie Kochena -Speckera jest twierdzeniem frapującym (mimo, że na pierwszy rzut oka wygląda na zupełnie zwyczajne twierdzenie matematyczne), zwłaszcza jeśli bierze się pod uwagę jego konsekwencje.W niniejszym artykule przedstawię jego sformułowanie, a następnie postaram się omówić najbardziej intrygujące implikacje tego twierdzenia. Zagadnienia wstępneTeoria kwantów jest teorią fizyczną, o której interpretację toczą się nieustanne boje. 1 Wielu uczonych uważa pragmatyczne podejście do teorii kwantów za zupełnie wystarczające, choćby z tego powodu, że nie trzeba się wtedy zajmować trudnymi i czasem niewygodnymi pytaniami.W ramach takiej interpretacji teorii kwantów nie przypisuje się znaczenia pojedynczym pomiarom, lecz ich seriom.Interpretacje takie ideowo znajdują się blisko rezultatów charakterystycznych dla klasycznej fizyki statystycznej
W pracy uzasadniono, ze w badaniach naukowych systemow empirycznych, zwlaszcza maszyn jak rowniez i innych urządzen energetycznych, nalezy uwzglednic istniejącą w ich eksploatacji przypadkowośc i nieprzewidywalnośc zdarzen. Nawiązano do osiągniec mechaniki kwantowej wskazując na wynikający z nich postulat, ze wielkości nazywane komplementarnymi, mają istotną wlasnośc, ktora polega na tym, ze niemozliwy jest jednoczesny i zarazem dokladny pomiar ich wartości. Wykazano, ze z mechaniki kwantowej wynika, iz przy powtarzaniu badan empirycznych, niezaleznie czy są to obserwacje, doświadczenia, czy eksperymenty, nie mozna oczekiwac takich samych wynikow, ale mozna oczekiwac tej samych czestości uzyskania poszczegolnych wynikow. Wynika z tego, ze uzyskanie konkretnego wyniku badan jest zdarzeniem losowym. W artykule zwrocono tez uwage, ze odkrycie w nauce zasady niejednoznacznej przyczynowości doprowadzilo do zakwestionowania dawnego poglądu o istnieniu determinizmu jednoznacznego (czyli jednoznacznego wynikania skutku z kazdej przyczyny) i przyjecia determinizmu wieloznacznego, czyli determinizmu wynikającego z probabilistycznych praw mechaniki kwantowej, dopuszczającej (jak wiadomo) istnienie wyboru.Uwzgledniając wspomniane dokonania mechaniki kwantowej jak tez wyniki badan empirycznych uzyskiwane w fazie eksploatacji maszyn i innych urządzen energetycznych, zaproponowano uwzglednienie w badaniach empirycznych dorobku mechaniki kwantowej.
„Nowa dyscyplina: informatyka kwantowa, której podstawy przedstawia Michel Le Bellac jest pełna niespodzianek i chwilami wydaje się zahaczać o paradoks. Musimy przyzwyczaić nasze umysły do jej reguł i zasad, które wydają nam się dziwne. Świat fizyczny nie jest taki, jak zakładała informatyka klasyczna, gdy powstawała w połowie XX-go wieku (kopiowanie informacji bez ograniczeń, informacji zlokalizowanej itd.), ale światem bardziej subtelnym – być może zrozumiemy, że nie jest on bardziej skomplikowany, co z talentem i kompetencją przekazuje nam ta książka.” /Ze wstępu/ Przystępna prezentacja teorii informacji kwantowej, która opisuje teoretyczne założenia informatyki kwantowej. Nauka ta zajmuje się wykorzystaniem zjawisk kwantowych do szybszego przesyłania i przetwarzania informacji, a także bezpieczeństwa jej przekazu niemożliwego do osiągnięcia za pomocą dotychczas wykonywanych metod i urządzeń. W książce omówiono: - podstawowe pojęcia mechaniki kwantowej, - pojęcie bitu kwantowego - kubitu, - obliczenia kwantowe, - możliwości fizycznej realizacji komputerów kwantowych. Książka napisana jest prostym językiem, a do jej zrozumienia potrzebna jest jedynie znajomość algebry liniowej oraz podstaw mechaniki kwantowej. Podręcznik adresowany jest do fizyków, informatyków i matematyków, którzy chcą poznać nowo rodzącą się naukę jaką jest informatyka kwantowa.
Obecnie uważa się, że teoria kwantów przewiduje splątanie stanów odległych obiektów, wyrażające się w tym, że wyniki pomiaru na jednym z nich natychmiast wpływają na rozkład statystyczny wyników pomiaru odpowiedniej wielkości na drugim. Kluczowe znaczenie dla uzasadnienia tego poglądu ma twierdzenie Bella. Można przypuszczać, że powodem fiaska dotychczasowych prób podważenia tego wyniku teoretycznego jest brak wystarczająco wnikliwej refleksji nad specyfiką pomiarów kwantowych, których wyniki odtworzyć miałby taki model. Przeszkodą może tu być specyficzne dla interpretacji kopenhaskiej przeświadczenie, że przed pomiarem badany obiekt nie będący w stanie własnym odpowiedniej obserwabli nie ma żadnej z własności odpowiadającej pomiarowi aktualnie. Być może należałoby powrócić do wcześniejszych wyobrażeń opartych na „mikroskopie Heisenberga” i zreinterpretować redukcję stanu jako reorientację wektora stanu. Naturalną strategią poszukiwania modelu klasycznego, który miałby odtworzyć łamiące nierówności Bella korelacje kwantowe, jest próbować złożyć je na karb wspólnej przyczyny. Decydującym założeniem twierdzenia Bella jest jednak warunek będący uszczegółowieniem jednego z warunków występujących w teorii wspólnej przyczyny Reichenbacha. Kluczem do jego podważenia może okazać się odróżnienie od determinizmu „prima facie” determinizmu naukowego, dokonane przez Poppera w kontekście zjawisk deterministycznego chaosu. Zgodnie z tą sugestią, nieodłączny od pomiaru kwantowego proces reorientacji miałby być właśnie procesem chaotycznym. Należałoby jeszcze wykazać, że redukcje stanu w eksperymentach EPR, o których mowa w twierdzeniu Bella, można zreinterpretować jako reorientacje. W pracy przedstawiony został jakościowy argument przemawiający za takim przypuszczeniem.
Oddajemy w ręce Czytelnika nietypowe wydawnictwo składające się z dwóch części: pierwsza to komiks akcji, którego tematyka nawiązuje do pewnych zagadnień informatyki kwantowej, druga – to podręcznik z wyłożonymi podstawami tej dziedziny. \nAutor części podręcznikowej, Piotr Gawron – pracownik naukowy Instytutu Informatyki Teoretycznej i Stosowanej Polskiej Akademii Nauk – wyjaśnia: ,,Chciałem stworzyć publikację na temat informatyki kwantowej, która byłaby zrozumiała dla mnie samego z czasów, kiedy miałem osiemnaście lat. Szukałem wtedy informacji o mechanice kwantowej, ale publikacje popularnonaukowe były – z mojej perspektywy – napisane zbyt niejasnym językiem. Dlatego postanowiłem, że w tym podręczniku będę używać języka zrozumiałego dla umysłów ścisłych – języka matematyki. Uznałem jednak, że sam wykład to trochę za mało, żeby przyciągnąć takiego czytelnika, jakim byłem w czasach nauki w liceum. Stąd pomysł, aby podstawy informatyki kwantowej pokazać w formie futurystycznego, sensacyjnego komiksu”. \n \nKsiążka została przygotowana dzięki programowi eNgage, będącemu częścią projektu SKILLS, realizowanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej. Promuje on nowatorskie przedsięwzięcia popularnonaukowe, których celem jest nie tylko w przystępny sposób mówić o nauce, ale też być dla ich twórców okazją do nabycia nowych umiejętności. Macie zatem przed sobą książkę-eksperyment; jednak, jako jej autorzy, liczymy, że będziecie się przy niej dobrze bawić – niezależnie od tego, czy przeczytacie jedną, czy obie jej części.