דייוויד דויטש: הפיזיקאי שלקח את הריבוי-עולמות ברצינות
בשנת 1985 פרסם פיזיקאי מאוקספורד מאמר שתיאר מכונה שאף אחד לא בנה ואיש לא חשב שהיא נחוצה: מחשב קוונטי אוניברסלי. הטיעון שלו לא היה שהוא יהיה שימושי, אלא שהעיקרון העמוק ביותר במדעי המחשב – הטענה של טיורינג (Turing) שמכונה בודדת יכולה לדמות כל תהליך פיזיקלי – שגוי בניסוחו הנוכחי, כיוון שהיקום הוא קוונטי והמכונה של טיורינג לא הייתה כזו. תיקון העיקרון הצריך סוג חדש של מחשב. כמעט ארבעה עשורים לאחר מכן, המכונות הללו קיימות, תעשייה שלמה צמחה סביבן, ודייוויד דויטש מכונה בדרך כלל אבי המחשוב הקוונטי.
מחיפה לאוקספורד
דייוויד אליעזר דויטש (David Elieser Deutsch) נולד ב-18 במאי 1953 בחיפה, ישראל, למשפחה יהודית. הוא למד בבית הספר ויליאם אליס (William Ellis School) בלונדון, למד מדעי הטבע בקלייר קולג' (Clare College), קיימברידג', והמשיך לעבודת דוקטורט בוולפסון קולג' (Wolfson College), אוקספורד, בהנחיית דניס סיאמה (Dennis Sciama) ופיליפ קנדלאס (Philip Candelas), שם עסק בתורת השדות הקוונטית במרחב-זמן עקום. סיאמה, שבין תלמידיו נמנו סטיבן הוקינג (Stephen Hawking) ורוג'ר פנרוז (Roger Penrose), היה המנחה של דור של תיאורטיקנים בריטים שהיו מוכנים לקחת רעיונות מוזרים ברצינות – התמחות מועילה למה שדויטש עשה בהמשך.
עקרון צ'רץ'-טיורינג-דויטש
המאמר מ-1985 הציג את מכונת טיורינג הקוונטית ומה שנודע כעקרון צ'רץ'-טיורינג-דויטש. התובנה המקורית של טיורינג עסקה במתמטיקה: מכונה אוניברסלית יכולה לחשב כל דבר בר-חישוב. דויטש ניסח זאת מחדש כטענה על פיזיקה – שמכשיר חישוב אוניברסלי חייב להיות מסוגל לדמות כל תהליך פיזיקלי, ומכיוון שתהליכים פיזיקליים הם מכניקה קוונטית, המכונה האוניברסלית חייבת להיות קוונטית בעצמה.
זהו מהלך אופייני של דויטש. הוא לקח תוצאה מופשטת בלוגיקה והתעקש שהיא למעשה טענה על העולם, ולאחר מכן הלך עם ההשלכות לכל מקום שאליו הן הובילו. מה שיצא מכך היה היסוד התיאורטי לטכנולוגיה שלמה.
הוא המשיך זאת בתוצאות קונקרטיות. יחד עם ריצ'רד ג'וזה (Richard Jozsa) הוא פיתח את אלגוריתם דויטש-ג'וזה – אחת ההדגמות הראשונות לכך שאלגוריתם קוונטי יכול להיות מהיר אקספוננציאלית מכל אלגוריתם קלאסי דטרמיניסטי אפשרי. הוא פותר בעיה מפוברקת ללא עניין מעשי, אך זה לא העיקר: זו הייתה הוכחת קיום לכך שמחשבים קוונטיים אינם רק מהירים יותר, אלא שונים באופן קטגורי. הוא גם עבד על שערים לוגיים קוונטיים ותיקון שגיאות קוונטי, התחום שהופך את המכונות לבנות-בנייה בעולם רועש.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →ארבעת הנדבכים
ספרו של דויטש מ-1997 מארג המציאות (The Fabric of Reality) טען לטובת משהו לא אופנתי: שהדרך להבין את המציאות אינה לצמצם הכל לפיזיקת חלקיקים, אלא להכיר בארבע תיאוריות עמוקות התומכות זו בזו. פירוש הריבוי-עולמות של מכניקת הקוונטים מאת יו אוורט (Hugh Everett) הוא הראשון והחשוב מביניהם. האפיסטמולוגיה של קארל פופר (Karl Popper), עם הדגש שלה על ריאליזם והשערות נועזות, היא השנייה. תורת החישוב של אלן טיורינג, מורחבת על ידי עקרון טיורינג של דויטש עצמו ממכונות טיורינג אוניברסליות למחשבים קוונטיים אוניברסליים, היא השלישית. העידון של ריצ'רד דוקינס (Richard Dawkins) לדרוויניזם, עם משתכפלים וממים, הוא הרביעי.
הקבלה הייתה חמה אך לא ללא ביקורת. ה-גרדיאן כינה אותו ספר עמוק ושאפתני. ה-ניו יורק טיימס מצא בו תובנות מרעננות ומעוררות מחשבה, תוך תהייה אם הכל מתחבר יחד. ראשית האינסוף (The Beginning of Infinity) הגיע ב-2011, כשהוא מרחיב את הטיעון לעבר הטענה שלידע הסברי אין גבולות טבועים.
תרומתו של דויטש לפילוסופיה של המדע היא קריטריון שהוא מקפיד עליו מאוד: הסברים טובים הם קשים לשינוי. תיאוריה שניתן להחליף את פרטיה ללא נזק אינה מסבירה דבר; להסבר טוב יש חלקים המוגבלים בצורה הדוקה על ידי העבודה שהם עושים.
תורת הבנאים
מאז 2012, בעבודה משותפת עם קיארה מרלטו (Chiara Marletto), דויטש מפתח את תורת הבנאים (Constructor Theory) – ניסיון להכליל את המחשוב הקוונטי למסגרת המכסה את כל התהליכים הפיזיקליים. במקום לתאר מה קורה בהינתן תנאים התחלתיים וחוקי תנועה, תורת הבנאים מציעה לקבוע אילו טרנספורמציות פיזיקליות הן אפשריות ואילו בלתי אפשריות, ומדוע. זהו ניסיון לבנות מחדש את יסודות הפיזיקה על בסיס אחר. האם הוא יצליח – זו שאלה פתוחה לחלוטין.
מדוע דויטש מכונה גאון
התכונה המבדילה של דויטש היא סירוב להתייחס לכל תיאוריה כמכשיר חישוב בלבד. כאשר מכניקת הקוונטים אמרה שיש עולמות רבים, רוב הפיזיקאים התייחסו לכך כאל סקרנות פרשנית שיש להתעלם ממנה; דויטש לקח זאת כאמת מילולית ושאל איך תיראה מכונה שמנצלת זאת. המחשב הקוונטי האוניברסלי נבע מאותו ליטרליזם. אותו מהלך חוזר על עצמו בכל מקום בעבודתו – התייחסות לעקרון של טיורינג כפיזיקה ולא כאל לוגיקה, התייחסות להסבר ולא לחיזוי כנקודה העיקרית של המדע.
ההכרה משמעותית: פרס דיראק (Dirac Prize) של ה-IOP ב-1998, חברות בחברה המלכותית ב-2008, מדליית דיראק (Dirac Medal) של ה-ICTP ב-2017, מדליית אייזק ניוטון (Isaac Newton Medal) ב-2021, ופרס פריצת הדרך (Breakthrough Prize) בפיזיקה יסודית לשנת 2023. "אבי המחשוב הקוונטי" הוא תיאור בשימוש נרחב, לא תיאור שיווקי.
מקרה הנגד קיים. המחויבויות היסודיות של דויטש נותרות עמדות מיעוט – ריבוי-עולמות הוא פירוש אחד מתוך כמה, ותורת הבנאים טרם הפיקה תוצאות שמחייבות את תשומת הלב של התחום. הוא תיאורטיקן של מה שאפשרי עקרונית, והעבודה המעשית העצומה של בניית מחשבים קוונטיים נעשתה על ידי אחרים שעבדו על חומרה שהוא לא תכנן. ספריו הם עבודות של טיעון ולא של ראיות, והיקפם מזמין את הטענה שהם מסבירים הכל ולכן לא מגבילים דבר. כמו כן, הוגן לציין שאוורט הציע את הריבוי-עולמות, פופר את האפיסטמולוגיה, טיורינג את המחשוב, דוקינס את המסגור האבולוציוני – הסינתזה של דויטש מקורית באמת, אך הנדבכים שאולים. הגאונות שלו היא בראייה של מה נובע מלקחת תיאוריות קיימות כפשוטן, שזו יכולת נדירה יותר מכפי שהיא נשמעת וצרה יותר מכפי שהתואר מרמז.
מורשת
דויטש עובד במרכז למחשוב קוונטי באוקספורד, והתחום שהוא ייסד על הנייר הפך למיזם מחקר גלובלי עם מיליארדי דולרים מאחוריו. מה שלא יהיה עם תורת הבנאים או עם פירוש הריבוי-עולמות, המאמר מ-1985 נותר על כנו: הוא זיהה צורה של חישוב שאף אחד לא הגה, הוכיח שהיא משתמעת מהפיזיקה עצמה, וחיכה למהנדסים שידביקו את הפער. הם עדיין מדביקים אותו.