Вы заперты в бесконечной петле человеческих жизней | Документальный фильм о квантовой физике

В этом видео исследуется рекуррентность Пуанкаре — вопрос о том, должна ли замкнутая конечная система возвращаться к предыдущим состояниям — на основе космологических ограничений спутника Planck, пространства де Ситтера в общей теории относительности и лабораторных проверок принципа Ландауэра. Мы прослеживаем, как строгая физика отличает сохраняющуюся микроскопическую информацию от чего-либо, подобного повторяющемуся наблюдателю, и почему утверждение о «бесконечном цикле человеческих жизней» не работает в условиях, необходимых для рекуррентности. Мы начинаем с результата Рольфа Ландауэра 1961 года, согласно которому стирание информации рассеивает тепло, и эксперимента 2012 года в журнале Nature (Лион-Аугсбург), в котором было измерено минимальное количество тепла, выделяемое при стирании одного бита с помощью частицы, захваченной лазером и имеющей две потенциальные ямы. Это превращает «забывание» в физическую транзакцию. Затем мы закладываем математическую основу с помощью теоремы Лиувилля (фазово-объемная инвариантность) и ее квантового аналога, унитарности, которые сохраняют различимость даже тогда, когда макроскопические записи становятся невосстановимыми. На этом основании теорема о возвращении Анри Пуанкаре утверждает, что замкнутая система с ограниченным пространством состояний возвращается сколь угодно близко к своей начальной точке — но возражение Эрнста Цермело и ответ Людвига Больцмана о времени ожидания объясняют, почему этот предел выходит за рамки любой истории, которая может содержать наблюдателя. Далее мы наблюдаем возвращение в лаборатории: результат Венского технического университета, опубликованный в журнале Science в 2018 году, показывает две фазово-синхронизированные одномерные сверхтекучие жидкости на атомном чипе, которые многократно теряют и восстанавливают когерентность — возвращение доступных коллективных наблюдаемых величин, а не полное микроскопическое состояние. Масштабирование показывает цифры: космические времена ожидания растут как экспонента энтропии; анализ Игана и Линевевера показывает горизонтальную энтропию ~2,6×10^122, что делает возвращения настолько отдаленными, что вся звездная, вырожденная, черная и темная эпохи вместе взятые фактически равны нулю по сравнению с ними. Затем видео переходит к космологии. Дайсон–Клебан–Сасскинд (JHEP 2002) показывают, что если положительная космологическая постоянная приводит к конечномерному гильбертову пространству для области горизонта де Ситтера, то следуют рекуррентные соотношения Пуанкаре — и они отмечают этот результат как «тревожный», поскольку он порождает парадоксы, в частности, парадоксы Больцмана. Упоминаются в этом видео: возвращение Пуанкаре, теорема Лиувилля, унитарность, принцип Ландауэра, пространство де Ситтера, мозг Больцмана, космологическая постоянная, спутник Планка, космический микроволновый фон, соотношение барионов и фотонов, содержание дейтерия, атомный чип, Т.У. Вена, Анри Пуанкаре, Эрнст Цермело, Людвиг Больцман, Рольф Ландауэр, Антуан Берут, Артак Аракелян, Артём Петросян, Серджио Чилиберто, Рауль Дилленшнайдер, Эрик Лутц, Бернхард Рауэр, Себастьян Эрне, Томас Швайглер, Федерика Катальдини, Мохаммадамин Таджик, Йорг Шмидмайер, Час Иган, Чарльз Лайнуивер, Фред Адамс, Грег Лафлин, Дон Пейдж, Лиза Дайсон, Мэттью Клебан, Леонард Сасскинд, Шон Кэрролл, Кимберли Бодди, Джейсон Поллак, Том Бэнкс, Вилли Фишлер, Рафаэль Буссо, Венкатеса Чандрасекаран, Роберто Лонго, Джефф Пенингтон, Эдвард Виттен, Михаил Усатюк, Цзы-Юэ Ван, Ин Чжао, Дэниел Харлоу, Ахмед Абдалла, Стефано Антонини, Лука Илиесиу, Адам Левин, Хуан Мальдасена, Крис Акерс, Ясунори Номура, Томонори Угадзин, Джон Арчибальд Уилер, Ричард Фейнман, Фримен Дайсон, Кип Торн, Фрэнк Вильчек, Арт Хобсон, Стивен Хокинг, Андрей Линде, Журнал физики высоких энергий, Физический обзор, Природа, Наука, Основы физики. --- 0:00 Введение — в физике нет удаления 0:03:04 Ландауэр: зачем стирать тепло 0:06:02 Измерение однобитного тепла (2012) 0:08:34 Основы Лиувилля и унитарности 0:13:16 Пуанкаре, Цермело, ожидание Больцмана 0:22:04 Повторение атома и чипа в Венском техническом университете 0:27:38 Математика энтропии, космические временные масштабы 0:32:22 Парадокс де Ситтера и DKS 0:38:45 Выход из мозгов Больцмана 0:42:30 Опровержение теории одноэлектронной вселенной 0:50:12 Информация против идентичности 0:58:59 Наблюдатель как часы в теории де Ситтера 1:03:45 Замкнутым вселенным нужны наблюдатели 1:10:00 Что мы все еще не знаю 1:16:45 Итог и выводы