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Es ist offiziell: Physik ist schwer

Toby Cubitt, Forscher an der Universidad Complutense de Madrid, und Mitglied des QUITEMAD Scientific Consortium (F & E-Technologie-Programm, finanziert von der Madrider Regierung) haben zusammen mit anderen Kollegen die Schwierigkeit einer rechentechnischen Komplexitätstheorie untersucht einige der Herausforderungen der Physik.

Die Arbeit wurde in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht, und die Zeitschrift Science hat auch einen längeren Artikel mit dem Titel: It's Official: Physics Is Hard veröffentlicht. Toby Cubitt und seine Kollegen Jens Eisert und Michael Wolf von den Universitäten Berlin und München zeigen, wie schwierig es ist, die Gleichungen, die die zeitliche Entwicklung eines physikalischen Systems bestimmen, aus den Beobachtungen des Systems zu verschiedenen Zeiten zu erhalten, und zeigen dabei die mathematische Gewissheit über die Schwierigkeit der Physik.

Mit diesem Titel berichtete die renommierte Fachzeitschrift Science am 21. Februar 2012 in ihrer Rubrik "Science Now" über die jüngste Entdeckung des Quantenphysikers Toby Cubitt von der Fakultät für Mathematische Analyse der Universidad Complutense de Madrid und seiner Kollegen mathematisch beweisen, dass die Physik schwer ist.

Während wir in der Schule unterrichtet werden, versucht die Physik, mathematische Gleichungen zu liefern, die die Entwicklung eines Systems im Laufe der Zeit erklären, ausgehend von Beobachtungen dieses Systems. Angesichts der derzeitigen Fortschritte bei Supercomputern könnte man erwarten, dass dieser Prozess automatisiert werden könnte und die Kreativität von Wissenschaftlern durch die Rechenleistung von Computern ersetzt wird.

Zum Glück für Wissenschaftler haben Toby Cubitt und Kollegen in einem kürzlich in Physical Review Letters veröffentlichten Artikel mathematisch gezeigt, dass dies nicht möglich ist.

Aber wie können Sie beweisen, dass ein Problem schwer ist? Die mathematische Theorie der rechnerischen Komplexität erlaubt es, Probleme nach ihrer Schwierigkeit zu klassifizieren. Es sind einfache Probleme zu lösen, wie das Addieren oder Multiplizieren von zwei Zahlen, die daher automatisiert werden können, so dass ein Computer sie lösen kann. Es gibt aber auch andere, wie Optimierungsprobleme der Logistik im Güterverkehr, die sehr schwer sind. Wenn es einen Weg gäbe, die Lösung zu automatisieren, wäre es möglich, die Lösung ALLER dieser Probleme zu automatisieren (dies wird für unmöglich gehalten und ist als "P different to NP" -Vermutung bekannt). Es ist genau diese letzte Klasse sehr schwieriger Probleme, zu denen das Problem gehört, die Gleichungen zu erhalten, die die Entwicklung physikalischer Systeme bestimmen.

Daher wird die Arbeit von Toby Cubitt und seinen Kollegen jedem ermöglichen, nachts tief und fest zu schlafen. Physiker, weil Supercomputer ihre Arbeit nicht übernehmen werden. Und Nicht-Physiker, denn obwohl sie immer vermuteten, dass die Physik schwer und daher schwer zu verstehen ist, besteht jetzt kein Zweifel mehr: Es ist eine mathematische Gewissheit.

Zur Verfügung gestellt von der Universidad Complutense de Madrid