Ερευνητής ποσοτικοποίησε την πληροφορία σε ολόκληρο το παρατηρήσιμο σύμπαν

Από την αρχή της ψηφιακής εποχής (περίπου τη δεκαετία του 1970), οι θεωρητικοί φυσικοί ερευνούν την πιθανή σχέση μεταξύ της πληροφορίας και του φυσικού Σύμπαντος. Λαμβάνοντας υπόψη ότι όλη η ύλη αποτελείται από πληροφορίες που περιγράφουν την κατάσταση ενός κβαντικού συστήματος (ή αλλιώς κβαντικές πληροφορίες) και ότι οι γενετικές πληροφορίες είναι κωδικοποιημένες στο DNA μας, δεν είναι καθόλου απίθανο να υποθέσουμε ότι η φυσική πραγματικότητα μπορεί να εκφραστεί με όρους δεδομένων.


Πολλοί ερευνητές έχουν προσπαθήσει να εκτιμήσουν την πληροφοριακή ικανότητα του σύμπαντος. Σε μια πρόσφατη μελέτη, ο μαθηματικός Μέλβιν Βόπσον (Melvin Vopson), λέκτορας στο Πανεπιστήμιο του Πόρτσμουθ προτείνει νέες εκτιμήσεις για το πόση πληροφορία είναι κωδικοποιημένη στο παρατηρήσιμο σύμπαν. Αυτά τα νέα ευρήματα θα μπορούσαν να ενισχύσουν τη θεωρία ότι το σύμπαν είναι στην πραγματικότητα μια γιγαντιαία προσομοίωση υπολογιστών.

Πριν από έξι δεκαετίες, ο Γερμανοαμερικανός φυσικός Ρολφ Λανταουερ πρότεινε ένα είδος ισοδυναμίας μεταξύ πληροφορίας και ενέργειας, καθώς η διαγραφή ενός ψηφιακού bit σε έναν υπολογιστή, παράγει μια μικρή ποσότητα θερμότητας, η οποία είναι μια μορφή ενέργειας. Βασιζόμενος στην διάσημη εξίσωση του Άλμπερτ Αϊνστάιν, η οποία λέει ότι η ενέργεια και η μάζα είναι δύο διαφορετικές αλλά εναλλασσόμενες όψεις της ίδιας παγκόσμιας ύλης, ο Βόπσον είχε παλαιότερα εικάσει ότι μπορεί να υπάρχει μια σχέση μεταξύ πληροφορίας, ενέργειας και μάζας.

«Χρησιμοποιώντας την αρχή της ισοδυναμίας μάζας-ενέργειας-πληροφορίας, υπέθεσα ότι η πληροφορία θα μπορούσε να είναι μια κυρίαρχη μορφή της ύλης στο σύμπαν», δήλωσε στο Live Science. Η πληροφορία αυτή θα μπορούσε να εξηγήσει ακόμη και τη σκοτεινή ύλη, τη μυστηριώδη ουσία που αποτελεί τη συντριπτική πλειοψηφία της ύλης στο σύμπαν, πρόσθεσε.

Ο Βόπσον θέλησε αρχικά να προσδιορίσει την ποσότητα της πληροφορίας σε ένα μόνο υποατομικό σωματίδιο, όπως το πρωτόνιο ή το νετρόνιο. Τα σωματίδια αυτά έχουν τρία  διακριτά βασικά χαρακτηριστικά: τη μάζα, το φορτίο και την περιστροφή, είπε.

«Αυτές οι ιδιότητες καθιστούν τα στοιχειώδη σωματίδια διακριτά μεταξύ τους και θα μπορούσαν να θεωρηθούν ως πληροφορία», πρόσθεσε.

Τον ορισμό της πληροφορίας έδωσε για πρώτη φορά ο Αμερικανός μαθηματικός και μηχανικός Κλοντ Σάνον σε μια πρωτοποριακή εργασία του 1948 με τίτλο «Μια μαθηματική θεωρία της επικοινωνίας». Εξετάζοντας τη μέγιστη αποδοτικότητα με την οποία θα μπορούσε να μεταδοθεί η πληροφορία, ο Σάνον εισήγαγε την έννοια του bit. Αυτό μπορεί να έχει τιμή είτε 0 είτε 1 και χρησιμοποιείται για τη μέτρηση μονάδων πληροφορίας, όπως η απόσταση μετριέται σε μέτρα ή χιλιόμετρα ή η θερμοκρασία σε βαθμούς, δήλωσε ο Βόπσον.

Χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις του Σάνον, ο Βόπσον υπολόγισε ότι ένα πρωτόνιο ή νετρόνιο πρέπει να περιέχει το ισοδύναμο 1,509 bit κωδικοποιημένης πληροφορίας. Στη συνέχεια, κατέληξε σε μια εκτίμηση για τον συνολικό αριθμό των σωματιδίων στο παρατηρήσιμο σύμπαν (περίπου 10^80) που συμφωνεί με προηγούμενες εκτιμήσεις, για να προσδιορίσει το συνολικό πληροφοριακό περιεχόμενο του σύμπαντος.

Παρόλο που ο αριθμός που προκύπτει είναι τεράστιος, εξακολουθεί να μην είναι αρκετά μεγάλος για να εξηγήσει τη σκοτεινή ύλη στο σύμπαν, δήλωσε ο ερευνητής. Σε προηγούμενη έρευνά του, υπολόγισε ότι θα χρειάζονταν περίπου 10^93 bits πληροφορίας – ένας αριθμός 10 τρισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερος από αυτόν που εξήγαγε – για να γίνει κάτι τέτοιο.

«Ο αριθμός που υπολόγισα είναι μικρότερος απ’ ό,τι περίμενα», είπε, προσθέτοντας ότι δεν είναι σίγουρος για ποιο λόγο. Ίσως επειδή ο επιστήμονας επικεντρώθηκε μόνο σε σωματίδια όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια, αλλά αγνόησε άλλα όπως τα ηλεκτρόνια, τα νετρίνα και τα κουάρκ. Ο λόγος που το έκανε αυτό, λέει, είναι επειδή μόνο τα πρωτόνια και τα νετρόνια μπορούν να αποθηκεύσουν τις πληροφορίες τους. Παραδέχεται ωστόσο, ότι είναι πιθανό η υπόθεση αυτή να είναι λανθασμένη και ίσως και άλλα σωματίδια να μπορούν να αποθηκεύσουν τις πληροφορίες τους.

Αυτός μπορεί να είναι ο λόγος για τον οποίο τα αποτελέσματά του διαφέρουν τόσο πολύ από προηγούμενους υπολογισμούς της συνολικής πληροφορίας του σύμπαντος, οι οποίοι τείνουν να είναι πολύ υψηλότεροι, δήλωσε ο Γκρεγκ Λάφλιν n, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Yale, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.

«Είναι σαν να αγνοούμε όχι τον έναν ελέφαντα αλλά τα 10 δισεκατομμύρια ελέφαντες στο δωμάτιο», δήλωσε στο Live Science.

«Ο υπολογισμός του πληροφοριακού περιεχομένου, του αριθμού των bits μνήμης που θα απαιτούνταν για τη λειτουργία του σύμπαντος δηλαδή, έχει ενδιαφέρον», πρόσθεσε.

Αλλά, μέχρι στιγμής, η υπόθεση της προσομοίωσης παραμένει μια απλή υπόθεση.

Τα ευρήματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό «AIP Advances».


Πηγές: ertnews.gr, Live Science, Universe Today


Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου