Парадоксът на Парондо: Когато две грешни правят едно вярно
Първоначално дефиниран през 1996 година, Парадоксът на Парондо произлиза от умствен опит, прочут като Брауновото зъбно колело – малко устройство, което може да преобразува топлота в механична работа, без да губи топлинна сила.
Как може да е допустимо това? На доктрина зъбното колело се завърта от придвижването на друго колело – с лопатки, което на собствен ред получава силата за това въртене от инцидентно движещи се молекули в някакъв флуид – дума, която в математиката и физиката може да се отнася както за газове, по този начин и за течности, тъй че можем просто да предположим, че е заобиколено от въздух.
Сега да кажем, че желаете да употребявате въртенето на тази машинка, с цел да задвижите някакъв развой. Разбира се, молекулите се движат на инцидентен принцип, което значи, че греблото, а затова и зъбното колело, също ще се движат допълнително от една посока, а това не е добре за генериране на сила и за извършване на стремежи развой. Затова ние ще подходим мъдро и ще прибавим палче, което разрешава на зъбното колело да се движи в едната посока, само че не и в другата. Така получаваме следната диаграма:
И воала: имаме 
машина, която употребява единствено силата от инцидентното придвижване на въздушните частици към нея, с цел да върти зъбно колело в една посока. Това е напряко магическо устройство: можем, да вземем за пример, да го закачим към дребен електрически генератор или да използваме механизма за покачване на някаква тежест – и до момента в който Слънцето не престава да нагрява Земята и молекулите на въздуха не престават да се движат, машината ще не престава да работи постоянно.
Добре, последното изречение може да ви подскаже за какво това е умствен опит, а не действителна машина: съгласно всички известни закони на физиката тя не може да съществува.
„ Не е незабавно явно, че такава машина би трябвало да е невъзможна “, изяснява Брайън Скинър, доцент по физика в Държавния университет в Охайо, в обява в блога си от 2010 година „ Тя сигурно не нарушава закона за запазване на силата, нито разчита на някакви хипотетично „ нулево търкане “. Но по силата на законите на термодинамиката тя не може да работи като топлинен мотор, тъй като явно нарушава Втория закон, който гласи, че потребна работа може да се получи единствено посредством поток от сила от висока към ниска температура. Това устройство има за цел да получи сила от един-единствен температурен контейнер: този на въздуха към него. “
Тъй като не може току-тъй да се нарушават законите на термодинамиката, какво би се случило, в случай че в действителност създадем Брауново зъбно колело? За отговора на този въпрос се обръщаме към именития физик Ричард Файнман: „ Когато лопатките [T1] се въртят, от време на време палчето се повдига и разрешава въртене на колелото на назад “, изяснява той в своите „ Лекции по физика “.
„ Но от време на време, когато се пробва да се завърти в противоположна посока, палчето към този момент се е повдигнало заради съмненията в придвижванията от страната на колелото и то се връща в противоположна посока! “, не престава той. „ Така крайният резултат става 0. “
И по този начин, машината уточнихме към този момент, че е невъзможна – само че какво ще стане, в случай че прибавим втори механизъм, който да подкрепи развиването на нещата? Подобно на първия механизъм, той също ще разчита на инцидентно придвижване и ще подвига или смъква палчето на инцидентен принцип – с цел да се завърти зъбното колело на едната страна и на другата.
„ Това е вдъхновението за Парадокса на Парондо “, изясняват Грегъри Хармър и Дерек Абът в публикация от 1999 година, отдадена на концепцията. „ За двата процеса се споделя, че са като две „ губещи “ тактики, които обаче, когато се редуват, дават „ печеливш “ резултат “.
Замотахме се в прекалено много физика, с цел да разбираем идея, за която се допуска, че е от теорията на игрите – само че за благополучие един по-прост умствен опит, който изяснява парадокса, идва напряко от казиното.
Да предположим, че играете две игри – А и Б, със следните правила: в игра А губите по 1 лев всякога, когато играете; в игра Б печелите 3 лв., в случай че имате четен брой пари, и губите 5 лв., в случай че имате нечетен.
Ясно е, че в случай че играете която и да е от двете игри, ще загубите парите си – в случай че, да речем, започнете със 100 лв. и двете игри ще изпразнят хазната ви тъкмо за 100 рунда.
Или пък да разгледаме игра, в която би трябвало да изберем сред два плика, единият от които съдържа два пъти повече пари от другия (суми, които не знаем). След като изберем плик, можем да го отворим и да забележим наличието му, след което можем да го сменим с другия – в който затова може да има двойно повече или двойно по-малко пари.
Обяснението какво да вършим е досадно и объркващо. Макар че здравият разсъдък ни споделя, че шансът да изберем някой от двата плика е постоянно 50 на 50 – и затова има идентичен късмет да спечелим или да загубим пари от промяната – теорията на вероятностите наподобява демонстрира, че промяната е по-добрата тактика и ни дава предстояща стойност за втория плик, която постоянно е с 5/4 по-висока от тази на в началото определения.
Това е проблем, който обърква математиците още от 30-те години на предишния век. „ Очевидният абсурд е в това, че не наподобява разумно, че отварянето на плика и визията на 10 $ в действителност ни споделя някаква спомагателна информация, и по тази причина е необичайно, че предстоящата стойност на облагата ни е 12,50 $, в случай че заменяем пликовете “, отбелязва Абът през 2009 година
Но с помощта на опита си с Брауновото зъбно колело той съумява да позволи казуса: „ решаваме го, като го обясняваме с нарушение на симетрията “, споделя той. „ Преди да се отворят пликовете, обстановката е симетрична, тъй че няма значение дали ще промените пликовете или не. След като отворите плика, вие нарушавате тази симетричност и тогава промяната на пликовете оказва помощ в дълготраен проект. “
„ Това решение на казуса с двата плика е пробив в региона на парадокса на Парондо “, сподели той.
Колкото и да е нелогично, в действителност има много образци за сполучливо потребление на парадокса на Парондо в действителния свят. От капиталовите препоръки до квантовите калкулации и еволюцията – на пръв взор безсмислената идея се оказва виновна за някои от най-фундаменталните научни резултати през последните години – в това число някои от тактиките, употребявани в битката с пандемията от Ковид-19.
Всъщност този дребен абсурд може да крие ключа към самия живот.
„ Досегашните разработки на парадокса разкриват евентуална сплотяваща фундаментална характерност на самия живот, която е по-ценна за нашето схващане на природата, в сравнение с обособените му съставни елементи “, споделя физикът Джин Минг Кох, който през 2019 година е съавтор на проучване, прилагащо парадокса към концепции от цялата биология, в това число екологията и еволюцията, генетиката, обществените и поведенчески системи, клетъчни процеси и заболявания.
„ Всяка клетка, организъм и тип, както и цялост от типове и екосистема, е наложително смъртна “, съавторът му и доцент в Сингапурския университет по технологии и дизайн Канг Хао Чонг, „ и въпреки всичко биосферата не престава да съществува “.
