Физик е определил количеството информация в цялата видима вселена

В опитите си да разберат същността на нашата реалност, физиците със сигурност имат някои изумителни теории. Например какво става, ако информацията е осезаем и съществен аспект на самата физическа реалност – До материята и енергията? Или, алтернативно, какво ще стане, ако информацията е такава Петото състояние на статията?

В крайна сметка информацията е нещо, което цялата материя и енергия притежават в измерима форма. Правилата, които управляват неговото съществуване, като неговата маса, скорост или заряд, са всички битове информация, които той съдържа.

За да позволи експериментално изследване на такива идеи, физикът Мелвин Фобсън от Университета в Портсмут във Великобритания е изчислил колко информация съхранява за себе си една фундаментална частица, например електрон. След това използвайте това изчисление, за да оцените удивителното количество информация, съдържаща се в цялата наблюдаема вселена.

„Това е първият път, когато този подход е възприет за измерване на информационното съдържание на Вселената и дава ясна числена прогноза“, казва Вопсън.

Вопсън изчислява, че всяка частица в наблюдаваната вселена носи 1509 бита информация, използвайки Клод Информационната теория на Шанън.

Тази теория свързва ентропията – размера на несигурността в системата – с информацията: Информационно съдържание Съобщението е мярка за това колко несигурност се намалява от съобщението. Но различните видове съобщения имат различни стойности.

Например, резултатът (съобщението) от честно преобръщане на монета съдържа една информация: това събитие е изображение, а не опашки. Ако монетата има две глави, тогава очакваният резултат от заглавките съдържа 0 бита информация, защото не добавя нищо ново към това, което вече знаем.

Но ако монетата е отклонена към лицето и в крайна сметка имате опашки, тогава това изненадващ резултат Той предоставя малко повече информация от 1-битово рутинно събитие: Това събитие беше терминално и не се очакваше.

Фобсън прилага тези изчисления на ентропията към масата, заряда и въртенето на протони, неутрони (и техните съставни кварки) и електрони, за да стигне до своята оценка за това колко информация съдържат.

След това, използвайки оценки за броя на тези частици, ги умножете в цялата Вселена.

Резултатът беше около 6, последван от 80 нули в битове информация, което всъщност е по -ниско от предишните оценки. Но Вопсън предвижда това, тъй като предишните изчисления се опитват да отчетат цялата Вселена, като същевременно ограничават изчислението му само до наблюдаеми части – с изключение на частици и анти -сили (като светлина). бозони).

„Ние сме разглеждали всички бозони като частици сила/взаимодействие, отговорни за предаването на информация, а не за съхранението на информация“ Пише Вопсън. „Ние приемаме, че информацията може да се съхранява само в частици, които са стабилни и имат ненулева маса на покой, докато бозоните за взаимодействие/носител на сила могат да предават информация само чрез формата на вълната.“

Той също така не включва нестабилни частици или античастици, тъй като те имат много кратък живот, „така че наблюдението им е възможно само при изкуствени или теоретични експериментални условия“. той пише. „Следователно участието им във видимата вселена е незначително, а чрез екстраполация способността им да записват информация е пренебрежимо малка.

„Но е важно да се отбележи, че информацията може да се съхранява и в други форми, включително на повърхността на самата пространствено-времева тъкан, според холографския принцип.“

Идеята, че информацията е физическа От двадесетте години на миналия век. Оттогава експериментите показват връзка между Информационна теория и термодинамика, и доведе до дивата идея, че Вселената е симулирана в три измерения от двуизмерна реалност.

„Тези екстремни теории се основават на принципа, че информацията е физическа, информацията се записва от физически системи и всички физически системи могат да записват информация.“ Фобсън обясни.

Въз основа на това преди това Вопсън предположи, че информацията може да бъде a Петото състояние на статията, заедно с твърди вещества, течности, газове, плазми и много други Информацията може да е тъмна материя които физиците търсеха.

Тези нови изчисления могат да ви помогнат да проверите тези странни и прекрасни хипотези.

„Настоящият подход предлага уникален инструмент за оценка на информационното съдържание на всяка елементарна частица и е много полезен за проектиране на практически експерименти за тестване на тези прогнози“, Фобсън Заключва.

Освен това, ако светлината може да бъде частица, а физическите състояния могат да бъдат неопределени, докато не бъдат наблюдавани, защо информацията не може да бъде физическа и фундаментална част от Вселената?

Това изследване е публикувано през Предварително AIP.