Открытие сверхбезразличия: ключ к пониманию сложных физических систем

Супербезразличие — это концепция, предложенная математиком и физиком Дэвидом Рюэлем в 1970-х годах. Это свойство некоторых физических систем, например хаотических систем, которые имеют необычный тип статистического поведения. В системе со сверхбезразличием вероятность наблюдения определенной последовательности событий определяется не вероятностями отдельных событий, а скорее тем, как события коррелируют друг с другом.

Чтобы понять эту концепцию, может оказаться полезным рассмотреть пример. Представьте, что у вас есть колода карт, и вы вытягиваете из колоды по одной карте. Если карты перемешиваются случайным образом, то вероятность вытягивания любой конкретной карты такая же, как и вероятность вытягивания любой другой карты. Однако если вы знаете, что карты тасуются не случайным образом, а по определенной схеме, то вероятность вытягивания конкретной карты может отличаться от вероятности вытягивания любой другой карты.

В системе со сверхбезразличием корреляции между событиями описываются не простым распределением вероятностей, а более сложным математическим объектом, называемым «суперматрицей». Суперматрица кодирует корреляции между событиями таким способом, который невозможно уловить с помощью традиционной теории вероятностей. Было обнаружено, что сверхбезразличие является общим свойством многих физических систем, включая хаотические системы, квантовые системы и некоторые типы нейронных сетей. Считается, что это связано с идеей «потери информации» или «шифрования информации», когда информация о начальных условиях системы теряется или шифруется по мере того, как система развивается с течением времени.

Одной из ключевых особенностей супербезразличия является то, что это может привести к неэкстенсивному статистическому поведению, а это означает, что вероятность наблюдения определенной последовательности событий зависит не от вероятностей отдельных событий, а скорее от того, как события коррелируют друг с другом. Это можно увидеть в том факте, что энтропия системы со сверхбезразличием может быть отрицательной, что невозможно в традиционной теории вероятностей. .