Soru-Cevap: Carver Mead bilgisayarlarda devrim yarattı. Aynı şeyi fizik için de yapabilir mi?



Soru-Cevap: Carver Mead bilgisayarlarda devrim yarattı. Aynı şeyi fizik için de yapabilir mi?

Carver Mead karmaşık şeylerden etkilenmez. Ona göre en büyük zorluk, karmaşık bir sistemi almak ve temel özelliklerinden hiçbirini gözden kaçırmadan onu basitleştirmenin bir yolunu bulmaktır.

Bilgisayarlar için entegre devrelerin yetenekli litografçılar tarafından özenle elle boyandığı bir çağda, Caltech’teki mikro elektronik öncüsü, herkesin tek bir mikro denetleyici çipine binlerce transistör yerleştirmesini kolaylaştıran bir plan tasarladı. 1970’lerin başındaki inovasyonu – çok büyük ölçekli entegrasyon veya VLSI olarak adlandırılır – kısa süre önce ona prestijli 2022 Kyoto Ödülü.

VLSI, yarı iletken devriminde çok önemli bir rol oynadı. Bir çip üzerine yerleştirilebilecek transistörlerin sayısındaki üstel artışı körükleyerek, bilgi işlem cihazlarını küçülürken yeteneklerini genişletti.

Bir mikroçip etrafındaki elektronların hareketlerini sihirbazlaştırdıktan sonra Mead, hareketlerini yöneten temel fizik yasalarıyla ilgilenmeye başladı. Yeniden formüle etmeyi kendine görev edindi elektrik ve manyetizma kurallarıtarafından önerildiklerinde şimdi olduğu gibi öğretilen James Clerk Maxwell 1865’te.

Yüzyılı aşkın modern fizik deneylerinden yararlanan Mead, elektromanyetik fenomenlerin daha bütünsel bir resmini tasarladı. Yaklaşımı, elektronları, fotonları ve maddenin diğer yapı taşlarını hem dalgalar hem de parçacıklar olarak ele alan kuantum fiziğine dayanmaktadır.

Mead, sonucu “kolektif elektrodinamik” olarak adlandırdı ve bu terimi 2001 yılında yayınladığı konuyla ilgili “küçük yeşil kitap” başlığı olarak kullandı. emekli profesör Caltech’te bu ve diğer projeler üzerinde çalışmaya devam ediyor.

The Times ile bilgisayar teknolojisinden temel fiziğe yolculuğu hakkında konuştu.

Kolektif elektrodinamiğin temellerini tanımlayabilir misiniz?

Elektronu, enerjisine karşılık gelen bir frekansa ve momentumuna bağlı bir dalga boyuna sahip bir dalga olarak düşünün. Bir süperiletken, birbirleriyle birleşen çok büyük bir elektron yoğunluğu içerir, böylece kondensat adı verilen dev bir kolektif kuantum durumu oluştururlar. Devasa bir elektron gibi.

Bir süper iletkenden bir tel yaptığımızda, yoğuşma dalgasının tel boyunca yayılmasına elektrik akımı denir ve yoğuşma dalgasının frekansına voltaj denir.

Elektromanyetizmanın bileşenleri bu nedenle kuantum kökenlidir.

Yani fiziğin yenilenmesi gerektiğini mi söylüyorsun?

Maxwell’in günlerinde kuantum fiziği bilinmiyordu, bu nedenle elektromanyetik etkileşimlerin kuantum kökeni görünür değildi. Trajik bir şekilde, elektromanyetik teori hala eski şekilde öğretiliyor.

Kolektif elektrodinamik ile klasik yaklaşım arasındaki en büyük fark nedir?

Potansiyelin önemi. Modern dünyamızı oluşturan elektrik mühendisliği, potansiyel kavramı üzerine inşa edilmiştir. Birçok fizikçi potansiyeli gerçekten anlamıyor – bunun bir matematiksel numara olduğunu düşünüyorlar. Ama aslında, bu çok, çok derin bir kavram.

Bir elektrik devresinde, bir teldeki elektron yoğunlaşması, bir borudan akan su gibidir. Akışına elektrik akımı diyoruz ve basıncına elektrik potansiyeli veya voltaj diyoruz.

Kolektif elektrodinamik, standart elektrik ve manyetizma teorisiyle elde edemeyeceğiniz yeni anlayışlar sağlıyor mu?

Standart şeyler için her ikisiyle de aynı cevabı alırsınız. Ancak yaklaşımımın açıklamayı kolaylaştırdığı şeyler var.

Örneğin, nicelenmiş akı alın. Bu, bir şeyin bir bölgeden ayrı miktarlarda nasıl aktığını açıklar. 70’lerde bilim adamları, küçük bir süperiletken halka etrafındaki manyetik akının bu şekilde davrandığını gözlemlediler. Bir demetiniz varsa, kalıcı bir mıknatıs elde edersiniz. Kalıcı bir mıknatıs budur – her atomda bir tane olmak üzere bir grup küçük süper iletken döngü. Ve hepsi sıraya girdi.

Bunu iki mıknatısa genişleterek, birbirleriyle ne yaptıklarını hesaplayabilir ve enerjiyi güzel bir şekilde elde edebilirsiniz. Bunu bir kuantum sistemi olarak düşünerek, kolektif elektrodinamik size klasik yaklaşımdan daha basit bir şekilde doğru cevabı verir. Ve bu sadece ölçebileceğiniz derin bir temel şeydir.

Bazıları bunu çok ilginç buldu. Ama geriye dönüp baktığımızda, kitabın yeterli açıklaması yok, bu yüzden insanlar onu takip etmekte çok zorlanıyor. Yılda bir veya iki kez, birinden “Küçük yeşil kitabınızda söylediklerinizi aldım ve hayatımı değiştirdi” diyen bir e-posta alıyorum. Ve sonra bir iki yıl daha sessiz kalacak.

Daha da genişletmeyi düşünüyor musunuz?

Evet, bu konuda çok çalışıyorum.

Yeni nesil fizikçileri bu yeni, bütünsel yolla yetiştirmenin faydalı olacağını düşünüyor musunuz?

Fizikte sürekli yeni şeyler geliştiriyoruz. Diyelim ki, yaklaşık olarak, her beş veya 10 yılda bir ikiye katlanan bilgimiz var. Bunların birkaçından sonra artık insanları eğitmek mümkün olmayacak çünkü çok fazla yeni şey var.

Yani gerçekten sadece iki seçeneğiniz var. Birincisi, gitgide daha da daralabilirsiniz, burada hiçbir şey hakkında her şeyi bilene kadar gitgide daha az şey hakkında daha çok şey öğrenirsiniz. Ya da geriye dönüp sahip olduğumuz yeni bilginin, alanı ve onun kavramsal ilişkilerini kavramak için inanılmaz derecede daha derin bir yol sağladığını fark edebilirsiniz.

Yeni bilimin yeni yeniliklere yol açtığına dair yaygın bir kanı var. Bu her zaman doğru mu?

Neredeyse asla doğru değil.

Olan şeylerin çoğu, ana akım zeitgeist değil. İnsanların yaratıcı olduğu ve gidip denediği şey bu ve çoğu işe yaramıyor. Yaptığım şeylerin çoğu işe yaramadı, ama bazen işe yarayan bir şeyle karşılaşıyorum. Ve gerçekten iyi hissettiriyor!

Başka ne tür yenilikler üzerinde çalışıyorsunuz?

Bilgi sistemlerinin optimum organizasyonu üzerinde çalışmak için çok zaman harcadım. Bugün kullandığımız dizüstü bilgisayarınız veya akıllı telefonunuz gibi genel programlanmış bilgisayar, kaynaklarını çok israf ediyor. Basit bir şey yapar ve her basit şeyi yapmak için çok fazla enerji kullanır.

Hayvanların beyinlerinin yaptığı şeyleri taklit etmek için transistörlü silikon teknolojisini kullanmanın yollarını geliştirmeye başlıyoruz. Hayvanların sinir sistemlerini incelerseniz, organizasyon genel amaçlı bir bilgisayardan çok farklıdır ve olağanüstü derecede enerji verimlidir – beynimizin çalışması sadece 20 watt’tır.

Fahri profesör olmak bana bazı şeyler hakkında daha derin düşünme, küçük yeşil kitap gibi çabaları sürdürme ve beyinde neler olduğu gibi şeyleri merak etme zamanı veriyor.

Bu röportaj uzunluk ve netlik için düzenlendi.




Kaynak : https://www.latimes.com/science/story/2022-07-02/q-a-carver-mead-revolutionized-computers-can-he-do-the-same-for-physics

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir