Комплексная вероятность (связь между взаимоисключающими и независимыми событиями)

⬆️
Кратко

Представьте себе, что у вас есть монета и шахматная доска, по которой вы можете перемещаться только вверх или только вправо. Выпадает орел – перемещаетесь вверх. Выпадает решка – перемещаетесь вправо. Очевидно, что в таком случае ваша максимально возможная скорость перемещения изменяется в зависимости от того, в каком соотношении выпадают орлы и решки. Максимальной скорость будет, если у вас выпадают только орлы или только решки. Минимальной – когда количество орлов и решек равно (в таком случает ваша скорость будет отличаться в корень из 2 раз от максимальной).

Теперь представьте себе, что вы не знаете, что ваше перемещение зависит от выпадений орла и решки. Вы считаете ваши перемещения вдоль каждой из осей независимыми друг от друга случайными величинами.

Обозначим символами na и nb вероятность событий a и b если бы они были независимыми, символами pa и pb вероятность зависимых событий a и b.

Допустим произошло a событий движения вправо и b событий движения вверх. Вы видите, что вы переместились за это время на расстояние √(a²+b²) – по теореме Пифагора.

Вы высчитываете вероятность перемещения вдоль каждой из осей: делите общее перемещение на количество событий:

na=a/√(a²+b²)

nb=b/√(a²+b²)

Таким образом у вас есть:

  • “максимально возможное” перемещение вдоль каждой из осей
  • фактическое перемещение вдоль каждой из осей
  • подсчитанная вами вероятность 2 независимых событий перемещения

Но на самом деле они ведь зависимые! Каждый раз, когда не выпадает орел, выпадает решка и наоборот.

На данный момент мы отдельно считаем вероятность орлов и вероятность решек, как независимых случайных величин. Чтобы перейти от независимых событий к зависимым, нам необходимо добавить условие. А именно. Мы знаем вероятность независимого выпадения орла. Вероятность выпадения зависимого орла будет равна вероятности выпадения орла как независимого события при условии не происхождения не выпадения орла как независимого события. Вероятность не выпадения независимого орла = 1 – na, вероятность не происхождения события не выпадения независимого орла равна 1 – (1 – na) = na

Таким образом вероятность выпадения орла, как зависимого события, равна

pa = na*na = na² = a²/(a²+b²)

Аналогично вероятность выпадения орла, как независимого события, равна

pb=nb*nb = nb² = b²/(a²+b²)

Сумма вероятностей выпадения орла или решки равна сумме вероятностей выпадения орла при условии не выпадения решки и выпадения решки при условии не выпадения орла.

pa + pb = na² + nb²= a²/(a²+b²)+b²/(a²+b²) =(a²+b²)/(a²+b²) = 1

Такую же последовательность размышлений можно построить для 3 “независимых” событий и так же прийти к аналогичной формуле:

pa + pb + pc = na² + na² + nc² = 1

так же важно отметить, что если у нас есть например вероятность двух из 3 “независимых” событий pa и pb, то вероятность третьего “зависимого” будет равна 1-(pa+pb) = 1-(na² + na²) (смотри интерпретацию волновой функции квантовой механики)

Таким образом связь между независимыми и зависимыми вероятностями – это возведение вероятности независимого события в квадрат и извлечение корня и вероятности зависимого события. Я тут ничего нового не отрываю, в статистике это массово используется – например в “критерии хи-квадрат”.

Пример. Вернемся к конкретному примеру с орлом и решкой и перемещением по шахматной доске. Допустим выпадения орла и решки равновероятны и в результате вы перемещаетесь по диагонали.

Считая перемещения независимыми вы вычисляете вероятности перемещения вдоль каждой оси и приходите к единственно возможному в такой ситуации выводу, что вы перемещаетесь вдоль каждой из осей с вероятностью 1/√2 (примерно 0.7071). Расстояние, на которое вы при этом перемещаетесь с вероятностью 1/√2, так же равно 1/√2 (среднее перемещение за 1 бросок при перемещении по диагонали шахматной доски)

То есть за один момент времени вы в среднем продвигаетесь на 0.7071 по x и на 0.7071 по y. То есть вы считаете что вы можете одновременно передвинуться и по x и по y c вероятностью 0.7071 вдоль каждой оси.То есть могут быть такие моменты времени, когда вы передвигаетесь вдоль обеих осей, так как у вас выпали и орел и решка, а бывают такие моменты времени, когда у вас не выпало ни орла ни решки и вы остались на месте.

Но это не соответствует действительности. Правда заключается в том, что вы всегда передвигаетесь: ИЛИ вдоль оси x ИЛИ вдоль оси y в каждый момент времени в вероятностью 0.5.

Вам могут показаться странными эти, казалось бы, излишне скрупулёзные, банальные рассуждения, пока вы не попробуете вооружиться ими и погрузиться в квантовую механику.

В двух словах, в соответствии с bra-ket нотацией квантовой механики я, похоже, мог бы описать свои “независимые” орел и решку примерно так:

1/√2| орел > + 1/√2| решка >.

В соответствии с этой нотацией у меня “могут выпасть” и орел и решка одновременно за одно бросание с такими вот странными “амплитудами”. И именно такие странные события изучает квантовая механика (та самая, что “контринтуитивна”). Но чтобы перейти к вероятности эти амплитуды возводят в квадрат – так же как мы в примере выше.

Другим примером будут “независимые” перемещение в пространстве и ход часов и внезапно появляющееся замедление времени на больших скоростях (специальная теория относительности). Да, я утверждаю, что наша вселенная устроена так, что перемещение в пространстве и во времени в ней так же как выпадение орла и решки – взаимоисключающие события.

Больше информации будет предоставлено в соответствующих статьях в разделе Физика Простого мира.

Отдельный интерес может представлять данная статья:

Кот Шредингера

Поле

⬆️

Вся современная физика строится на представлении всего вещества как некого набора полей.

Для Простого мира эти поля будут статистикой, распределением вероятностей значений физических величин.

То есть то что в статистике называется например статистикой среднего роста людей в зависимости от места проживания, физики назвали бы полем роста людей.

Соответственно фраза “представление всего вещества как некого набора полей” превращается в “представление всего вещества статистикой его поведения”

Черная дыра

⬆️

Как уже было сказано выше, для Простого мира причиной гравитации являются фотоны.

Повышение силы гравитации было бы вызвано в таком случае повышением плотности фотонного излучения.

Однако повышение плотности излучения будет приводить к повышению температуры притягиваемого тела. А температура притягиваемого тела не может повышаться бесконечно. Тело начнет плавиться и испаряться – терять внутреннюю связность.

Потому никакой черной дыры с бесконечной гравитацией в Простом мире существовать не может. Говорить о бесконечной гравитации в Простом мире – все равно что говорить о посадке на поверхность Солнца. Гипотетически можно нафантазировать отсутствие температуры и измерить “силу гравитации”. Но практически смысла нет.

Что до центров галактик, то в общем случае там не обязано что-либо быть кроме совокупности всех фотонов, испускаемых от всех звезд галактики в направлении центра галактики. Этих фотонов мы, естественно, наблюдать не можем (потому что они распространяются не в нашем направлении). Но все они в совокупности действуют друг на друга и “притягивают” друг друга.

То есть для Простого мира центр галактики – это ее центр масс – как у какой-нибудь двойной звезды. В принципе галактика – это ж и есть система звезд, соответственно у этой системы звезд должен быть центр масс, вокруг которого они будут вращаться.

Фрик или трус?

⬆️

Да, выбор, прямо скажем, не большой. И не очень простой.

Если бы вы знали, сколько раз за последний год меня называли фриком..

Несмотря на то, что я типа “понимаю” этих людей, это все равно немного бесит..

Что за мир у нас такой, в котором вдруг перестало быть модно искать истину, а стало модно повторять учебник?

Наука превратилась в веру в квадрате.. В вере хотя бы можно было сомневаться..

А тут “повторяй за всеми или фрик”.. “У нас все проверено десятилетия назад”. Знаете что? ХРЕН У ВАС ЧТО ПРОВЕРЕНО.

И что теперь, всю жизнь бороться, чтобы потом оказалось, что это были ветряные мельницы?

Может я и правда фрик? Но ведь есть кнопочка “Start” и есть эффекты..

Я точно не являюсь борцом за “все хорошее, против всего плохого” и не готов “грудью на амбразуру” и “в одиночку спасать мир”. Я ж не Брюс Уиллис и это не фильм.. да и мир в моем спасении не нуждается..

Меня банили на Пикабу, меня банили на физических форумах, меня высмеивали на реддите.. Меня даже раз забанили за оскарбление чувств атеистов (смешно). Не говоря про чувства верующих..

Откровенно говоря, мало кому нравится Простой мир.. Это странно. даже у плоскоземельщиков есть своя аудитория, те с кем можно поделиться.. И те с кем можно поспорить )). Люди готовы целыми днями отрицать существование всемогущего Бога, свободы воли, плоской Земли, но не готовы говорить про Простой мир.. Выходит плоская Земля – более интересная тема..

Может и правда пора заткнуться..

Существует и реален ли Простой мир?

⬆️

Да, Простой мир существует. Все алгоритмы раздела “Алгоритм простого мира” работают на одинаковых правилах, только с разными настройками и начальными условиями. Потому от нажатия “Start” и до закрытия браузера симуляция очень маленького “Простого мира” живет в вашем браузере.

Совершенно отдельный вопрос заключается в том, совпадает ли поведение этого мира с поведением нашего мира. Это надо смотреть.

Ограничение скорости перемещения в нем есть, какая-то версия волнового поведения, где волны – это статистика возможных положений частиц – в нем есть, частица в нем “размазана” по пространству, так как перемещается всегда со скоростью света, соответственно нет смысла говорить о ее конкретном положении, если только это не фотон, перемещающийся практически прямолинейно. Измерить местоположение частицы, не передав ей квантов вы не можете, потому не можете знать реального состояния частицы (вы не можете быть уверены, какие именно кванты вы ей передали).. И так далее.

Есть ли отличия? Мне тяжело судить, так как я вообще-то, как любой человек, подвержен confirmation bias – тяжело опровергать себя, если вообще возможно. Так что не мне ее опровергать – это точно. Вполне возможно что отличия есть. Возможно надо что-то подкрутить. 😉

Но даже если она не совпадает с реальностью, она СУЩЕСТВУЕТ, так как может быть запущена в симуляции.

Знаете, что реально удивляет? Оказывается законы природы, какими их представляет себе современная физика “невозможно реализовать на компьютере” (ну а как вы реализуете мир, который является неким набором полей?). Это являлось доказательством того что “мы не живем в матрице” от одного из “борцов с фриками”.

То есть в понимании современной физики мир может быть описан только в виде абстрактных математических формул (в которых есть бесконечности), а в виде компьютерной программы реализован быть НЕ МОЖЕТ!!

На сколько реален мир, который невозможно воссоздать средствами этого же мира?

В этом смысле Простой мир РЕАЛЬНЕЕ всей современной физики. Все что угодно реальнее того, что невозможно воссоздать.

Релятивистская струя

Еще одним примером зависимости скорости света от скорости источника является релятивистская струя. В данном примере показано, как появляется эффект сверхсветового движения в Простом мире и почему релятивистская струя обрывается. Возможно она действительно обрывается, а возможно мы просто не можем ее наблюдать из-за того что свет от нее проносится мимо, не освещая нас (черная точка в данном примере).

По этой же причине мы можем наблюдать релятивистские струи только от части галактик

По этой же причине многие их них являются односторонними. Можете сравнить.

Так же в примере реализована галочка “relativistic”. Если вы ее нажмете – свет будет распространятся так, как он, на сколько я понимаю, должен распространятся по представлениям современной физики. Хотя есть сомнения, что они сами вообще представляют, как свет должен распространятся в их представлении. Тогда луч не должен обрываться – свет от него должен доходить всегда. Да и релятивистские лучи от галактик, расположенных перпендикулярно, тоже должны быть видны. Как и вторая часть джета

M87 jet.jpg
Автор: NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA) – HubbleSite: gallery, release., Общественное достояние, Ссылка

Игра “Жизнь” с ошибкой

Реализация классической игры “жизнь” Джона Конвеня. Единственное отличие, что в игру внесена вероятность “ошибки”. Состояние каждой ячейки определяется в соответствии с классическими правилами. Но может произойти ошибка- результат оказывается противоположным ожидаемому. Вероятность этого задается внешним параметром

Чем выше вероятность ошибки, тем выше вероятность, что 3 соседние частицы окажутся “живыми” и это даст начало классическому процессу преобразования состояний игры “Жизнь”

Чем меньше вероятность ошибки, тем меньше вероятность зарождения “жизни”. Причем эта зависимость зависит от вероятности ошибки, как куб вероятности, так как минимум три события должны произойти одновременно (3 ошибки в соседних ячейках).

Чтобы не ожидать “зарождения жизни” вечно, начальное состояние уже задано и включает в себя 1 глайдер, который может быть уничтожен очередной ошибкой, а может начать “мутировать”.

Интересной особенностью является то, что понижение вероятности ошибки до 0 приводит к постепенному “застыванию” системы, когда все преобразования сводятся к статическому состоянию или циклической последовательности состояний – фигур.

Значительное повышение вероятности ошибки приводит к постоянному разрушению всех фигур. Низкая вероятность ошибки создаёт условия как для существования устойчивых фигур так и возможность появления новых фигур.

Конечно, у всего есть цена и за возможность появления нового приходится платить тем, что любое старое когда-то будет разрушено в результате ошибки/мутации.

К сожалению правила игры “Жизнь” не дают возможности реального развития и усложнения состояний. Но замечательно показывают то, что в дискретном мире без существования ошибки никакой динамической “жизни” существовать не будет (со временем все сведется к циклическим повторениям последовательности состояний – ведь дискретный мир конечен, а значит количество всех комбинаций состояний тоже конечно)

Единственное, что я должен добавить – что возможно случайное событие можно заменить неким бесконечным ростом. Тогда количество комбинаций не будет конечным, ведь фигуры постоянно растут и это вполне может дать отсутствие цикличости. А случайность можно заменить на псевдослучайность (например глайдер, созданный в отдаленной области пространства, может запустить последовательность непредсказуемых событий – непредсказуемых для той части пространства, с которой он провзаимодействует. И узнать, что к этой части пространства движется такой “глайдер” заранее невозможно – ведь нет фигуры быстрее глайдера, чтобы передать информацию о его приближении.

Очень хочется надеятся, что наша вселенная не такая, что в ней есть место настоящей ошибке / случайному событию / отклонению от исполнения алгоритма / свободе воли. Когда какая-то часть меня и вместе с ней я “решает” отклониться от исполнения собственного алгоритма, и тем самым, возможно, получить что-то новое. Хорошее или плохое. Проявив тем самым “интуицию” или “совершив ошибку”.