Time appears to pass irreversibly. In light of CPT symmetry, the Universe's initial condition is thought to be somehow responsible. We propose a model, the stochastic partitioned cellular automaton (SPCA), in which to study the mechanisms and consequences of emergent irreversibility. While their most natural definition is probabilistic, we show that SPCA dynamics can be made deterministic and reversible, by attaching randomly initialized degrees of freedom. This property motivates analogies to classical field theories. We develop the foundations of non-equilibrium statistical mechanics on SPCAs. Of particular interest are the second law of thermodynamics, and a mutual information law which proves fundamental in non-equilibrium settings. We believe that studying the dynamics of information on SPCAs will yield insights on foundational topics in computer engineering, the sciences, and the philosophy of mind. As evidence of this, we discuss several such applications, including an extension of Landauer's principle, and sketch a physical justification of the causal decision theory that underlies the so-called psychological arrow of time.


翻译:时间似乎已经不可逆转了。 根据CPT的对称, 宇宙的初始条件被认为在某种程度上是负责任的。 我们提出了一个模型, 即随机分割的细胞自动成像(SPCA), 用于研究突发不可逆转的机制和后果。 虽然它们最自然的定义是概率性的, 但我们表明, SPCA的动态可以通过随机初始化的自由度而成为确定性和可逆性。 这个属性激励着古典领域理论的类比。 我们开发了SPCA的非平衡统计力学基础。 特别令人感兴趣的是热力学的第二部法律, 以及一项在非平衡环境中证明根本重要性的相互信息法。 我们相信, 研究SPCA的信息动态将产生对计算机工程、科学和思想哲学基础性议题的洞察力。 作为证据, 我们讨论了若干这样的应用, 包括Landauer原则的延伸, 并勾画出作为所谓的时间心理箭头背后的因果关系决定理论的物理依据。

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