"...and I'm not happy with all the analyses that go with just the classical theory, becouse nature isn't classical, dammit, and if you want to make a simulation of nature, you'd better make it quantum mechanical and by golly it is a wonderful problem, because it doesn't look so easy."
Richard P. Feynman
1980'lerin başında bilgisayarda hesaplama ve simulasyona dair fiziğin üstadı Feynman'ın Caltech'de yaptığı bir konuşmaya dayalı klasik bir makale bu haftanın seçimi: "Simulating Physics with Computers". Doğanın en temelde klasik yasaları olarak bildiğimiz klasik fizikten birçok yönden devrimsel olarak ayrılan kuantum mekaniği (ve en genel anlamda kuantum alan teorileri) tarafından açıklanıyor olması, birçok yönden klasik özelliklere sahip görünen bilgisayarlar tarafından benzetiminin (simulasyon) gerçekten yapılıp yapılamayacağı sorununu doğuruyor. Eğer [kuantum mekaniğine dayalı] doğayı tam olarak modelleyip, elimizdeki bilgisayarlarla simule etmek istiyorsak en temelde olasılıkların yattığı farklı tipte bir 'evrensel hesaplayıcıya' ihtiyacımız olduğunu dile getiriyor Feynman makalede.
Makalenin başında, klasik fizikteki uzay ve zamanın, yerel (local), nedensel (causal) ve tersinebilir (reversible) özellikleri dolayısıyla aşina olduğumuz bilgisayarlarda simulasyona elverişli olduğu tartışmasını yürütüyor. Sonrasında bilgisayarlarda olasılığının simulasyonunun nasıl yapılacağına değinip, birden fazla parçacıklı kuantum sistemlerindeki olasılık sayısının çok büyümesiyle ilişkili olarak bu tip bir hesabın mümkün olmayacağını dile getiriyor. (Aklıma, bu duruma Monte Carlo yaklaşımları ile nasıl girişilir acaba? sorusu geliyor...)
Makalenin temel noktası dördüncü bölümde ele aldığı konu, büyük ölçekli kuantum mekanik sistemleri simule etmek için işe yarayacak, tıpkı simule etmeye çalıştığı fenomenler gibi kendisinin de kuantum mekaniğinin prensiplerine dayanan bir evresel hesaplayıcı yani bir 'kuantum bilgisayar'. Bu bölümde kuantum alan teorisinden ödünç aldığı fikirlerle parçacıkların spin özelliklerini kullanarak bu tip sistemler oluşturulabileceğini ifade ediyor ama aralarda birçok belirsizlikler ve boşluklar bırakıyor. Makalenin ilerleyen kısmında klasik bir bilgisayarla kuantum sistemlerinin simule edilemeyeceğinin teknik analizini yapıp ortaya çıkacak problemlerden bahsediyor.
Makalenin sonunda bilgisayarlarla doğanın kendisini birebir simule ederek fiziğe dair yeni birçok şey keşfedeceğimizi ve bu amacın peşinden gidilmeyi fazlasıyla hak ettiğini dile getiriyor Feynman. Günümüzdeki kuantum bilgisayarlar için atılan adımlar ve son zamanlardaki gelişmeler bu fikrin birçok insan tarafından paylaşıldığını gösteriyor. Fizikte her zaman yeni ve farklı yaklaşımları geliştirip çocuk merakı ve kurcalama hissiyle doğaya yaklaştığı bilinen Feynman'ın o dönemde hızla gelişen bilgisayarlarla ilgilenmemesi şaşırtıcı olurdu. Kendisinin ayrıca hesaplamaya dair güzel de bir ders serisi var 'Feynman Lectures on Computation' adında. Kuantum bilgisayarların gündemde olduğu fakat bilinenler çok kısıtlı olması sebebiyle alandaki belirsizliklerin bir o kadar büyük olduğu bir dönemde, bu tip bir bilgisayarın fizik için ne anlam ifadeceğini ele alan, temel kuantum mekaniği bilgisiyle okunabilecek güzel bir makale.
Makaleyi okumak için: "Simulating Physics with Computers"(PDF)
Makale üzerine açıklamalara ve detaylı incelemeye yer veren şu makaleyi de tavsiye ederim: 'Richard Feynman: Simulating Physics with Computers' (M.Demmer ve ark.)
