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Ist das Universum ein riesiger Supercomputer?
30.07.2006 um 05:36Der letzte Schrei, der in wissenschaftlichen Kreisen seine Runde macht ist die Frage, ob das Universum ein gigantischer Computer sei. Der legendäre Konrad Zuse, der deutsche Wissenschaftler, der den ersten programmierbaren Computer baute, war gleichsam der erste, der annahm, dass das gesamte Universum auf einem Computer berechnet sein könnte, womöglich auf einer Art "zellulärem Automat". Dieses Prinzip bezeichnetet er treffenderweise als Rechnender Raum, womit er zugleich das Fachgebiet der digitalen Physik begründete.
Der bemerkenswerte Fortschritt auf dem Gebiet der Informatik und die Entwicklung immer modernerer Technologien während der letzten paar Jahrzehnte hat gleichzeitig enorme Veränderungen in unserer Art zu denken bewirkt. Was vor Anbruch des Computerzeitalters noch von Hand erledigt werden musste, kann nun bedienungsfrei, effizienter und rasch mittels eines Computers bewältigt werden.
Die Natur diente schon immer als Quelle der Inspiration für die geistigen Tätigkeiten des Menschen. Neben den physikalischen Bestandteilen des Universums, gibt es natürliche Phänomene und eine ganze Reihe von Gesetzen und Mechanismen, die dafür verantwortlich sind, dass das komplette Universum als ein einzelnes System funktioniert. Die Tatsache, dass etliche natürliche Kreislaufe, planetarische Laufbahnen und eine Menge anderer Erscheinungen mit der Präzision eines Uhrwerkes ablaufen, führt zu der berechtigten Folgerung, dass unser Universum ein programmiertes System ist.
Nichts in diesem Universum geschieht auf willkürliche Art und Weise, sondern stets nach bestimmten grundlegenden Gesetzen. Infolgedessen ist es uns möglich Prinzipien aufzustellen, die auf unseren Beobachtungen basieren und die natürliche Ordnung wiederspiegeln.
Jeder Aspekt des Universums ist mathematisch beschreibbar. In jedem natürlichen Phänomen finden wir Abläufe, sei es ein chemischer oder physischer Vorgang oder eine biologische Reaktion, die Entstehung eines Planeten oder eines Tieres aus einer Zygote, um nur einige zu nennen. All das sind Beweise für die Ausführung von Programmen, die in der Natur existieren. Des weiteren wissen wir, dass jeder Organismus ein Programm in seinen Zellen gespeichert hat. Das Gehirn ist ein Computer und hat seinen Speicher. Eine lebende Zelle kann mit einem Biochip verbunden werden.
Einen enormen Aufschwung erfuhr das Konzept des Computeruniversums nach der Veröffentlichung eines wissenschaftlichen Berichtes des Professors Seth Lloyd vom Massachusetts Institute of Technology aus dem Jahr 2002.
Lloyd betrachtet jeden Prozess und jede Veränderung, die in unserem Universum statt findet als eine Art Berechnung. Wenn das Universum als ein Computer angesehen wird, hätte es die Leistung um 10.120 logische Operationen durchzuführen. In seinem Kommentar zu dem Thema Computeruniversum, dass am 3. Juni in dem Magazin Nature behandelt wurde, schreibt Philip Ball: "Lloyd hat den Ruf eines herausragenden Querdenkers, insbesondere in der Informationstheorie. Vor zwei Jahren kalkulierte er die physikalischen Grenzen von Berechnungen an sich; die Beschränkungen, die die Gesetze der Physik, sagen wir auf die Leistung eines Laptop großen Computers setzen. Nun tut er das gleiche für einen Computer in der Größe des Universums."
Auf den Fersen von Lloyds Arbeit vermutet Stephen Wolfram in seinem englischsprachigem Buch "A New Kind of Science", dass die gesamte Realität aus einer Art Algorithmus resultieren könnte, wie ein Computerprogramm, dass wieder und wieder auf den darunterliegenden Bausteinen von Zeit und Materie ausgeführt wird. Er argumentiert, dass das gesamte Universum als eine riesige zelluläre Reschenmaschine betrachtet werden könne. Wolfram ist ein angesehner Computerwissenschaftler auf dessen Kappe viele Leistungen, wie die Entwicklung der berühmten Software Mathematica gehen.
Die grundlegende Veränderung, die das Universum Computerkonzept in unser derzeitiges Wissen über das All und die Kosmologie bewirkt, ist, dass es vielmehr die Struktur der Information ist, die die fundamentalen Einheiten der Realität darstellt, als die Materie und Energie an sich.
Die Informationstheorie sagt aus, dass die Stadien der Bestandteile jedes physikalische Systems, von einem Glas Wasser bis zu einem Mikrochip, mit Einsen und Nullen beschrieben werden können. Veränderungen in diesen Stadien könnten als Berechnungen betrachtet werden, genau wie bei unseren Rechnern, die durch das Verändern von Informationen in ihrem Speicher Berechnungen vornehmen.
Die Verbindung zwischen der Informationswissenschaft und physikalischen Vorgängen offenbart sich, sobald man die Ereignisse auf Quantenebene berücksichtigt. Nach Lloyd produzieren die Rechengänge der Informationstheorie und die Bitberechnungen der Quantengravitation ähnliche Ergebnisse, wonach man schlussfolgern kann, dass es eine Verbindung zwischen Quantengravitation und Computerberechnungen gibt. Das Programm des Universums könnte man sich als die uranfänglichen Quantenfluktuationen vorstellen, die die Information der Galaxien säen.
Wohin führen all diese Konzepte? Jürgen Schmidhuber, Kodirektor des Schweizer Forschungsinstituts für Künstliche Intelligenz IDSIA, schlägt eine algorhytmische Theorie für Alles vor. Er nimmt an: "Vor langer Zeit schrieb "Der Große Programmierer" ein Programm, dass alle möglichen Universen auf seinem Großen Computer abspielt... Jedes Universum entwickelt sich auf einer separaten Zeitskala... Jeder Zustand eines Universums zu einem bestimmten Zeitpunkt kann mithilfe einer endlichen Anzahl von Bits beschrieben werden."
Wie leben daher alle in einem riesigen Quantencomputer. Wenn das der Fall wäre, wird die materielle Wissenschaft, einschließlich der traditionellen Physik und Chemie, genau wie die Biologie eine dramatische Quantenrevolution durchmachen. Das Universum als ganzes wird als digitales Phänomen begriffen werden und die Lehre des Universums wird umgeschrieben werden in die Form eines Algorithmuses - in der Sprache eines natürlichen Computers. Das würde genau die Art der Wissenschaft sein, die auf uns zukommt!
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Der bemerkenswerte Fortschritt auf dem Gebiet der Informatik und die Entwicklung immer modernerer Technologien während der letzten paar Jahrzehnte hat gleichzeitig enorme Veränderungen in unserer Art zu denken bewirkt. Was vor Anbruch des Computerzeitalters noch von Hand erledigt werden musste, kann nun bedienungsfrei, effizienter und rasch mittels eines Computers bewältigt werden.
Die Natur diente schon immer als Quelle der Inspiration für die geistigen Tätigkeiten des Menschen. Neben den physikalischen Bestandteilen des Universums, gibt es natürliche Phänomene und eine ganze Reihe von Gesetzen und Mechanismen, die dafür verantwortlich sind, dass das komplette Universum als ein einzelnes System funktioniert. Die Tatsache, dass etliche natürliche Kreislaufe, planetarische Laufbahnen und eine Menge anderer Erscheinungen mit der Präzision eines Uhrwerkes ablaufen, führt zu der berechtigten Folgerung, dass unser Universum ein programmiertes System ist.
Nichts in diesem Universum geschieht auf willkürliche Art und Weise, sondern stets nach bestimmten grundlegenden Gesetzen. Infolgedessen ist es uns möglich Prinzipien aufzustellen, die auf unseren Beobachtungen basieren und die natürliche Ordnung wiederspiegeln.
Jeder Aspekt des Universums ist mathematisch beschreibbar. In jedem natürlichen Phänomen finden wir Abläufe, sei es ein chemischer oder physischer Vorgang oder eine biologische Reaktion, die Entstehung eines Planeten oder eines Tieres aus einer Zygote, um nur einige zu nennen. All das sind Beweise für die Ausführung von Programmen, die in der Natur existieren. Des weiteren wissen wir, dass jeder Organismus ein Programm in seinen Zellen gespeichert hat. Das Gehirn ist ein Computer und hat seinen Speicher. Eine lebende Zelle kann mit einem Biochip verbunden werden.
Einen enormen Aufschwung erfuhr das Konzept des Computeruniversums nach der Veröffentlichung eines wissenschaftlichen Berichtes des Professors Seth Lloyd vom Massachusetts Institute of Technology aus dem Jahr 2002.
Lloyd betrachtet jeden Prozess und jede Veränderung, die in unserem Universum statt findet als eine Art Berechnung. Wenn das Universum als ein Computer angesehen wird, hätte es die Leistung um 10.120 logische Operationen durchzuführen. In seinem Kommentar zu dem Thema Computeruniversum, dass am 3. Juni in dem Magazin Nature behandelt wurde, schreibt Philip Ball: "Lloyd hat den Ruf eines herausragenden Querdenkers, insbesondere in der Informationstheorie. Vor zwei Jahren kalkulierte er die physikalischen Grenzen von Berechnungen an sich; die Beschränkungen, die die Gesetze der Physik, sagen wir auf die Leistung eines Laptop großen Computers setzen. Nun tut er das gleiche für einen Computer in der Größe des Universums."
Auf den Fersen von Lloyds Arbeit vermutet Stephen Wolfram in seinem englischsprachigem Buch "A New Kind of Science", dass die gesamte Realität aus einer Art Algorithmus resultieren könnte, wie ein Computerprogramm, dass wieder und wieder auf den darunterliegenden Bausteinen von Zeit und Materie ausgeführt wird. Er argumentiert, dass das gesamte Universum als eine riesige zelluläre Reschenmaschine betrachtet werden könne. Wolfram ist ein angesehner Computerwissenschaftler auf dessen Kappe viele Leistungen, wie die Entwicklung der berühmten Software Mathematica gehen.
Die grundlegende Veränderung, die das Universum Computerkonzept in unser derzeitiges Wissen über das All und die Kosmologie bewirkt, ist, dass es vielmehr die Struktur der Information ist, die die fundamentalen Einheiten der Realität darstellt, als die Materie und Energie an sich.
Die Informationstheorie sagt aus, dass die Stadien der Bestandteile jedes physikalische Systems, von einem Glas Wasser bis zu einem Mikrochip, mit Einsen und Nullen beschrieben werden können. Veränderungen in diesen Stadien könnten als Berechnungen betrachtet werden, genau wie bei unseren Rechnern, die durch das Verändern von Informationen in ihrem Speicher Berechnungen vornehmen.
Die Verbindung zwischen der Informationswissenschaft und physikalischen Vorgängen offenbart sich, sobald man die Ereignisse auf Quantenebene berücksichtigt. Nach Lloyd produzieren die Rechengänge der Informationstheorie und die Bitberechnungen der Quantengravitation ähnliche Ergebnisse, wonach man schlussfolgern kann, dass es eine Verbindung zwischen Quantengravitation und Computerberechnungen gibt. Das Programm des Universums könnte man sich als die uranfänglichen Quantenfluktuationen vorstellen, die die Information der Galaxien säen.
Wohin führen all diese Konzepte? Jürgen Schmidhuber, Kodirektor des Schweizer Forschungsinstituts für Künstliche Intelligenz IDSIA, schlägt eine algorhytmische Theorie für Alles vor. Er nimmt an: "Vor langer Zeit schrieb "Der Große Programmierer" ein Programm, dass alle möglichen Universen auf seinem Großen Computer abspielt... Jedes Universum entwickelt sich auf einer separaten Zeitskala... Jeder Zustand eines Universums zu einem bestimmten Zeitpunkt kann mithilfe einer endlichen Anzahl von Bits beschrieben werden."
Wie leben daher alle in einem riesigen Quantencomputer. Wenn das der Fall wäre, wird die materielle Wissenschaft, einschließlich der traditionellen Physik und Chemie, genau wie die Biologie eine dramatische Quantenrevolution durchmachen. Das Universum als ganzes wird als digitales Phänomen begriffen werden und die Lehre des Universums wird umgeschrieben werden in die Form eines Algorithmuses - in der Sprache eines natürlichen Computers. Das würde genau die Art der Wissenschaft sein, die auf uns zukommt!
