Η ιδέα ότι «ζούμε σε προσομοίωση υπολογιστή» ή ένα «Matrix» αποτελεί ερευνητικό σημείο για την επιστημονική κοινότητα. Είναι ιδιαίτερα δημοφιλές σε έναν κλάδο, γνωστό ως «φυσική της πληροφορίας». Το τελευταίο υποδηλώνει ότι η φυσική πραγματικότητα αποτελείται βασικά από κομμάτια πληροφοριών.
Το 2019, ο Δρ Melvin Vopson, από το Πανεπιστήμιο του Πόρτσμουθ, εισήγαγε την αρχή της ισοδυναμίας μάζας πληροφοριών. Συγκεκριμένα, έδειξε ότι οι πληροφορίες έχουν μάζα και ότι όλα τα στοιχειώδη σωματίδια αποθηκεύουν πληροφορίες για τον εαυτό τους, με τον ίδιο τρόπο που το DNA μας αποθηκεύει το γονιδίωμά μας. Πέρυσι, ο φυσικός πρότεινε και απέδειξε έναν νέο θεμελιώδη νόμο της φυσικής. Αυτός ο δεύτερος νόμος της δυναμικής της πληροφορίας θα μπορούσε να οδηγήσει στην πρώτη απόδειξη υπέρ της προσομοιωμένης υπόθεσης του Σύμπαντος.
Οι πληροφορίες ως μορφή ύλης
Η δυναμική της πληροφορίας την θεωρεί ως μια μετρήσιμη οντότητα, ικανή να επηρεάσει τη συμπεριφορά του συστήματος που τις περιέχει. Ο δεύτερος νόμος της πληροφορικής βασίζεται στον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής. Αυτό δηλώνει ότι η εντροπία ενός απομονωμένου συστήματος μπορεί μόνο να παραμείνει σταθερή ή να αυξηθεί με την πάροδο του χρόνου. Ο Δρ. Vopson και ο Serban Lepadatu εξέτασαν την εντροπία και τη χρονική δυναμική των συστημάτων πληροφοριών. Σύμφωνα με τη θεωρία πληροφοριών του Shannon, αυτά ορίζονται ως φυσικά συστήματα που περιέχουν καταστάσεις πληροφοριών.
Μάλιστα οι φυσικοί εξέτασαν δύο διαφορετικά συστήματα πληροφοριών:Την αποθήκευση ψηφιακών δεδομένων και
ένα γονιδίωμα RNA.
Αυτό που περίμεναν είναι ότι η εντροπία αυτών των συστημάτων θα αυξανόταν επίσης με την πάροδο του χρόνου ωστόσο τα αποτελέσματα τους απογοήτευσαν καθώς διαπίστωσαν ότι παρέμεινε σταθερό ή μειώθηκε, φτάνοντας σε μια ορισμένη ελάχιστη τιμή σε κατάσταση ισορροπίας. Από αυτή την παρατήρηση γεννήθηκε ο δεύτερος νόμος της πληροφορικής.
Αυτός ο νόμος έχει σημαντικές επιπτώσεις στη γενετική έρευνα, την εξελικτική βιολογία, τα μεγάλα δεδομένα και ακόμη και την κοσμολογία. Για παράδειγμα, θα μπορούσε να βοηθήσει στην πρόβλεψη γενετικών μεταλλάξεων σε οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των ιών, και να προβλέψει τις πιθανές συνέπειές τους.
«Με βάση πάντα τα αυξανόμενα πληροφοριακά συστήματα, αυτός ο ισχυρός νέος φυσικός νόμος παρέχει ένα πρόσθετο εργαλείο για την εξέταση αυτών των συστημάτων και της εξέλιξής τους με την πάροδο του χρόνου», υπογραμμίζει ο Vopson.
Στην τελευταία του μελέτη, ο ερευνητής εξέτασε διάφορες εφαρμογές αυτού του νέου νόμου, αποδεικνύοντας την καθολική φύση του. «Δοκιμάστε τον νόμο και δείτε εάν θα μπορούσε να υποστηρίξει περαιτέρω την υπόθεση της προσομοίωσης μεταφέροντάς τον από τη φιλοσοφική σφαίρα στο επιστημονικό ρεύμα», εξηγεί σε ανακοίνωση.
Προς μείωση της εντροπίας της πληροφορίας
Ο Δρ. Vopson εξέτασε συγκεκριμένα ένα σύστημα αποθήκευσης βιολογικών πληροφοριών: αλληλουχίες RNA διαφόρων παραλλαγών του SARS-CoV-2. «Τα αποτελέσματα δείχνουν μια μοναδική συσχέτιση μεταξύ των πληροφοριών και της δυναμικής των γενετικών μεταλλάξεων», υπογραμμίζει ο φυσικός. Βρήκε ότι η εντροπία πληροφοριών διαφορετικών παραλλαγών μειώθηκε γραμμικά με τον αριθμό των μεταλλάξεων και με την πάροδο του χρόνου.
Ο δεύτερος νόμος της πληροφορικής υποδηλώνει έτσι ότι οι γενετικές μεταλλάξεις ακολουθούν ένα μοτίβο που διέπεται από την εντροπία πληροφοριών και δεν είναι απλά τυχαία γεγονότα. Φαίνεται να εμφανίζονται με τρόπο που μειώνει την εντροπία των πληροφοριών τους.
Στη συνέχεια, ο επιστήμονας ασχολήθηκε με τους κανόνες του Hund, που χρησιμοποιούνται στην ατομική φυσική για τον προσδιορισμό του ηλεκτρονικού πληθυσμού των ατόμων που αντιστοιχεί στη θεμελιώδη κατάσταση. Ο πρώτος κανόνας δηλώνει ότι η ατομική κατάσταση χαμηλότερης ενέργειας είναι αυτή που μεγιστοποιεί τον συνολικό κβαντικό αριθμό σπιν. Ο Vopson παρουσίασε ότι αυτός ο κανόνας είναι άμεση συνέπεια του δεύτερου νόμου της πληροφορικής. Τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τα ατομικά τροχιακά με τρόπο που ελαχιστοποιεί την εντροπία πληροφοριών τους, σημειώνει.
Ο νόμος που θεωρείται «μια κοσμολογική αναγκαιότητα»
Σύμφωνα με τον φυσικό, ο δεύτερος νόμος της πληροφορικής είναι επίσης «μια κοσμολογική αναγκαιότητα». Η τρέχουσα συναίνεση είναι ότι ζούμε σε ένα άπειρο και συνεχώς διαστελλόμενο σύμπαν. Για να τηρηθεί ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής (διατήρησης της ενέργειας) και της αδιαβατικής διαστολής, η συνολική εντροπία του Σύμπαντος πρέπει να είναι σταθερή. Έτσι, η αύξηση της φυσικής εντροπίας πρέπει απαραίτητα να αντισταθμιστεί από μια μείωση της εντροπίας της πληροφορίας.
Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτός ο νέος νόμος παρέχει επίσης μια εξήγηση για την επικράτηση της συμμετρίας στο Σύμπαν, τονίζει ο Δρ Vopson. Σε ανθρώπινα σώματα, ζώα, DNA, δέντρα, παρατηρείται συμμετρία σε όλες τις κλίμακες. Τα πάντα στη φύση φαίνεται να προτιμούν υψηλή συμμετρία και υψηλό βαθμό τάξης, ωστόσο το Σύμπαν τείνει προς μια υψηλότερη κατάσταση εντροπίας.
Χρησιμοποιώντας απλά γεωμετρικά σχήματα, ο Vopson έδειξε ότι η υψηλή συμμετρία αντιστοιχεί πάντα στη χαμηλότερη κατάσταση εντροπίας πληροφοριών. Αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί τα πάντα στη φύση τείνουν προς τη συμμετρία παρά την ασυμμετρία.
«Ο δεύτερος νόμος της πληροφορικής ελαχιστοποιεί το περιεχόμενο πληροφοριών παγκοσμίως. Αποτελεί ακόμη και κοσμολογική αναγκαιότητα. Τι συμπέρασμα πρέπει να συμπεράνουμε από αυτό; ” Ελαχιστοποίηση πληροφοριών σημαίνει βελτιστοποίηση του περιεχομένου πληροφοριών ή την πιο αποτελεσματική συμπίεση δεδομένων, όπως περιγράφεται από τη θεωρία πληροφοριών του Shannon», εξηγεί ο Vopson.
Ωστόσο, αυτή η συμπεριφορά θυμίζει τους κανόνες που εφαρμόζονται στην κωδικοποίηση υπολογιστή. «Αυτή η προσέγγιση της εξάλειψης της περίσσειας πληροφοριών είναι παρόμοια με τη διαδικασία κατά την οποία ένας υπολογιστής αφαιρεί ή συμπιέζει τον περιττό κώδικα για εξοικονόμηση χώρου αποθήκευσης και βελτιστοποίηση της κατανάλωσης ενέργειας», σχολιάζει ο ερευνητής.
Το Σύμπαν μας είναι τόσο περίπλοκο που, αν γινόταν προσομοίωση, θα έπρεπε αναγκαστικά να ενσωματώσει έναν μηχανισμό βελτιστοποίησης και συμπίεσης δεδομένων. Αλλά αυτό ακριβώς παρατηρούμε παντού γύρω μας. Αυτό ενισχύει την ιδέα ότι ζούμε σε μια προσομοίωση υπολογιστή. Μένει να αποδειχθεί με εμπειρικές δοκιμές. Δεδομένου ότι η πληροφορία θεωρείται μια φυσική οντότητα με μάζα, ο Vopson προτείνει να προσπαθήσουμε να ανιχνεύσουμε τα bits της πληροφορίας που περιέχονται σε ένα στοιχειώδες σωματίδιο. Για να γίνει αυτό, προτείνει τη χρήση της σύγκρουσης σωματιδίου-αντισωματιδίου.
«Γνωρίζουμε ότι όταν ένα σωματίδιο ύλης συγκρούεται με ένα σωματίδιο αντιύλης, εξαφανίζονται το ένα το άλλο. Και η πληροφορία από το σωματίδιο πρέπει να πάει κάπου όταν εκμηδενιστεί», σημειώνει.
Σε θερμοκρασία δωματίου, η εκμηδένιση ποζιτρονίων-ηλεκτρονίου θα πρέπει, πιστεύει, να παράγει δύο φωτόνια χαμηλής ενέργειας, με αποτέλεσμα να διαγραφεί το πληροφοριακό τους περιεχόμενο. Η επιβεβαίωση της ύπαρξης της πληροφορίας ως η πέμπτη κατάσταση της ύλης θα μπορούσε πραγματικά να φέρει επανάσταση στη φυσική όπως την ξέρουμε. Θα μπορούσε ακόμη και να είναι ότι οι πληροφορίες είναι η άπιαστη σκοτεινή ύλη που αποτελεί σχεδόν το 27% της ενεργειακής πυκνότητας του Σύμπαντος.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου