RASTKO VUKOVIĆ: Neoštećena kruna kralja Sirakuze

zakon velikih brojeva

Neverovatno je koliko se informacija percepcije meša u sve – sumnjičavo me pita kolega informatičar, inače elektroinženjer. Odgovaram: kao i kompjuteri koji više nisu samo stvar algebre logike i električnih prekidača.

Ne iznenađuje nas fizika atoma kada ih koristi za svoja istraživanja, pa uskoro neće ni informatika kada u principijelnim teorijiskim istraživanjima zađe u prirodne nauke. Pravo čudo bilo bi da se preklapanje ovih teorija nikada ne dese i da već sada nemamo neku preteču takvih susreta.

Jedna od novootkrivenih veza fizike i informatike polazi od dobro istraženog rasejanja fotona (talasa-čestica svetlosti) u sudarima sa elektronima. To se već uči u srednjoj školi kao Komptonov efekat. Pojavu gubitka dela energije sudarenog fotona sa uvećanjem talasne dužine predvideo je i opisao američki fizičar Artur Kompton 1922. godine razmatrajući dualnost talasnih i čestičnih osobina elektromagnetnog zračenja za što je dobio Nobelovu nagradu za fiziku 1927. godine. Iskoristiću je da skrenem pažnju na fine metode teorije informacije.

Formula koju je Kompton svojevremeno otkrio predviđa da iks-zraka talasne dužine 0,02 nano metara, ako pogodi elektron u mirovanju i odbije se pod uglom od 30 stepeni, poveća svoju talasnu dužinu za oko 16 odsto, a da tada elektron odleti pod uglom 73,5 stepeni brzinom oko šest odsto brzine svetlosti.

Kada se isti foton odbije pod uglom 45 stepeni njegovo uvećanje talasne dužine iznosi više od 35 odsto, a elektron se odbija pod uglom 65 stepeni brzinom blizu 10 odsto brzine svetlosti. Rezultati slični ovima su merljive veličine i mnogi su do danas pažljivo proveravani i potvrđivani.

Kada nakon sudara sa elektronom foton skrene sa svog pravca kretanja, produži mu se talas, poveća mu se razmazanost. To je smanjenje određenosti položaja fotona i smanjenje gustine verovatnoće nalaženja fotona na datom mestu, a time i povećanje odgovarajuće informacije – konstatujemo dodatno.

S obzirom na to da priroda češće realizuje više verovatne događaje, što znači manje informativne, dosledno tome foton bi radije nastavio svoje prethodno pravolinijsko kretanje u skladu sa principom (minimalizma) informacije. Iz istog, sile i sudari uzrokuju promene relativnih verovatnoća, a onda i pravaca kretanja.

Uopšte, tela se kreću inercijalno (jednoliko pravolinijski), jer prelazak u neinercijalni ili drugi inercijalni sistem kretanja vide kao prelazak u stanja veće emisije informacije, u stanja sebi manje verovatna. Ta druga, relativna stanja povećane komunikacije za njih su stanja manje entropije, jer entropija raste smanjenjem emisije informacije ka vani, pa zbog težnje za većom entropijom tela ostaju u stanjima mirovanja ili jednolikog pravolinijskog kretanja sve dok na njih ne deluje neko drugo telo ili sila.

Poremećaj maksimuma entropije sistema u jednolikom kretanju očitava se relativističkom kontrakcijom dužina u pravcu kretanja i odsustvom te promene okomito na pravac kretanja, dakle nehomogenošću. Slično je i u gravitacionom polju. Za razliku od satelita koji prilikom inercijalnog kretanja slobodno pada u sopstvenom bestežinskom stanju, gas u sobi koja miruje vuče gravitacija.

On je zbog težine gušći niže, a to je relativno smanjenje entropije sa stanovišta satelita. Satelit bi spontano prešao u stanje veće entropije kada bi relativnu  entropiju u jačoj gravitaciji video većom (prigovor teoriji koja bi relativnu entropiju smatrala većom) i jednostavno bi napustio svoje inercijalno kretanje i pao u jače polje.

Usklađenost klasičnih zakona fizike sa (novom) teorijom informacije vidimo svukuda. Rasipanje, a ne stapanje fotona i elektrona u Komptonovim sudarima klasično predviđamo birajući koorinate u kojem rezultirajući elektron miruje. Taj proces gledan unatraške u vremenu dao bi emisije fotona (energije) iz mirnih elektrona koji zatim odlaze sa većom energijom (za kinetičku) što je nemoguće prema zakonu održanja energije. Analogno u teoriji informacije, elektroni u mirovanju ne emituju informaciju zbog principa minimalizma. Drugom prilikom videćemo da ova situacija razjašnjava još neke razlike, pre svega složenih i elementarnih sistema, takođe sa stanovišta informacije.

Komptonovo rasipanje u skladu je sa Hajzenbergovim relacijama neodređenosti (1927), a one sa informacijom percepcije. Naime, pogađajući nepokretne elektrone tvrđim zrakama svetlosti (kraćih talasnih dužina) preciznije im određujemo položaj, ali veće je rasipanje impulsa, kao i obrnuto. Težeći većoj određenosti impulsa elektrona posmatramo ih manje preciznim fotonima. Najmanji proizvodi ovih neodređenosti, impulsa i položaja (kao i energije i vremena), reda veličine su Plankove konstante i predstavljaju najmanja fizička dejstva.

Ako je impuls elektrona „sposobnost“, a položaj „ograničenje“, Hajzenbergov proizvod neodređenosti je sabirak „slobode“ u zbiru „informacije percepcije“. Ona je okosnica (nove) teorije fizičke informacije, a ovde to samo napominjem.

Arhimedova „sposobnost“ bila je suprotstavljena „težini“ problema testiranja zlatne krune kada je on našao da telo potopljeno u tečnost biva lakše za onoliko koliko iznosi težina istisnute tečnosti. Arhimed je tako neoštećenu krunu kralja Sirakuze Hijerona II zaveštanu hramu proverio da je od čistog zlata i da zlatar nije prevario kralja koristeći srebro koje je jeftinije.

Proizvod dve veličine opet je komponenta „slobode“ kao u slučaju relacija neodređenosti, ali prkosno formirane u veću ukupnu „informaciju percepcije“ nego one u slučaju principa najmanjeg dejstva. Pa kažemo da Arhimed ima veću „životnost“ od samih čestica fizike.

Bilo bi čudo da budući naučnici ovakva mešanja svoje struke sa metodama teorije informacije ne primete i da ih ne htednu koristiti. Na kraju, poput geometrije i algebre, tačne teorije saglasne su ne samo sa sopstvenim delovima nego i međusobno.

POSTAVI ODGOVOR

Unesite komentar
Unesite ime