Fizičar je kvantificirao količinu informacija u cijelom Svemiru
U pokušajima da razumiju samu prirodu naše stvarnosti, fizičari zasigurno imaju neke teorije koje iznenađuju. Primjerice, što ako je informacija opipljiv i temeljni aspekt same fizičke stvarnosti – uz materiju i energiju? Ili, alternativno, što ako je informacija peto stanje materije?
Informacija je, naposljetku, nešto što sva materija i energija mjerljivo posjeduju. Pravila koja upravljaju njihovim postojanjem, poput njihove mase, brzine ili naboja, svi su dijelovi informacija koje sadrže.
Kako bi omogućio eksperimentalno ispitivanje takvih ideja, fizičar Melvin Vopson sa Sveučilišta Portsmouth u Ujedinjenom Kraljevstvu procijenio je koliko informacija jedna elementarna čestica, poput elektrona, pohranjuje o sebi. Zatim je upotrijebio ovaj izračun kako bi procijenio zapanjujuću količinu informacija sadržanih u cijelom vidljivom Svemiru.
"Ovo je prvi put da je ovaj pristup primijenjen u mjerenju sadržaja informacija u svemiru, a on daje jasno numeričko predviđanje", kaže Vopson, koji je procijenio da svaka čestica u vidljivom Svemiru sadrži 1,509 bita informacije, koristeći informacijsku teoriju Claudea Shanona.
Ova teorija povezuje entropiju – količinu nesigurnosti u sustavu – s informacijom. Informacijski sadržaj poruke mjera je koliko je nesigurnost smanjena porukom. Ali različite vrste poruka imaju različite vrijednosti.
Na primjer, ishod (poruka) poštenog bacanja novčića ima 1 bit informacije. ovaj događaj je bio glava, a ne rep. Ako je novčić bio s dvije glave, očekivani ishod glave ima 0 bitova informacija, jer ne dodaje ništa novo onome što smo već znali.
Ali ako je novčić pristran prema glavi i završite s repovima, ovaj iznenađujući ishod pruža malo više informacija od rutinskog 1-bitnog događaja: ovaj događaj je bio rep i nije se očekivao.
Vopson je primijenio ove izračune informacijske entropije na masu, naboj i spin protona, neutrona (i kvarkova koji ih čine) i elektrona, kako bi došao do svoje procjene koliko informacija sadrže. Zatim je, koristeći procjenu koliko tih čestica postoji, umnožio to na cijeli Svemir.
Rezultat je bio oko 6 nakon čega je slijedilo nevjerojatnih 80 nula u bitovima informacija, što je zapravo niže od prethodnih procjena. No, Vopson je to očekivao, s obzirom na to da su prošli izračuni pokušali uzeti u obzir cijeli Svemir, dok je svoj proračun ograničio samo na vidljive dijelove - isključujući antičestice i sile (poput svjetlosnih bozona).
"Smatrali smo da su svi bozoni čestice sile/interakcije odgovorne za prijenos informacija, a ne za pohranu informacija", piše Vopson. "Pretpostavljamo da se informacije mogu pohraniti samo u česticama koje su stabilne i imaju masu mirovanja različitu od nule, dok bozoni interakcije/nosača sile mogu prenositi informacije samo putem valnog oblika."
Također nije uključio nestabilne čestice ili antičestice, s obzirom na to da je njihov životni vijek iznimno kratak, pa je njihovo promatranje moguće samo putem umjetno stvorenih eksperimentalnih uvjeta ili teoretski.
"Stoga je njihovo sudjelovanje u svemiru koji se može promatrati zanemarivo, a ekstrapolacijom je i njihova sposobnost registracije informacija zanemariva. Ali važno je spomenuti da se informacije mogu pohraniti i u drugim oblicima, uključujući i na površinu same prostorno-vremenske tkanine, prema holografskom principu."
Ideja da su informacije fizičke postoji još od 1920-ih. Od tada su eksperimenti demonstrirali vezu između teorije informacija i termodinamike i doveli do divlje ideje da se Svemir simulira u 3D iz 2D stvarnosti.
"Ove radikalne teorije temelje se na principu da je informacija fizička, da se informacije registriraju od strane fizičkih sustava i da svi fizički sustavi mogu registrirati informacije", objašnjava Vopson.
Nadovezujući se na to, Vopson je ranije predložio da bi informacija mogla biti peto stanje materije, pored krutog, tekućeg, plina i plazme, i još divlje, da bi ta informacija mogla biti tamna tvar za kojom su fizičari tragali. Ovi novi izračuni mogli bi pomoći u testiranju ovih čudnih i fascinantnih hipoteza.
"Trenutni pristup nudi jedinstveni alat za procjenu sadržaja informacija po elementarnoj čestici, što je vrlo korisno za dizajniranje praktičnih eksperimenata za testiranje ovih predviđanja", zaključuje Vopson.
Osim toga, ako svjetlost može biti čestica, a fizička stanja mogu biti neodređena dok se ne promatraju, zašto informacija ne bi mogla biti fizički i temeljni dio Svemira?
Izvor: AIP Advances