Физик посчитал количество информации в видимой Вселенной

МЕНЮ


Главная страница
Поиск
Регистрация на сайте
Помощь проекту
Архив новостей

ТЕМЫ


Новости ИИРазработка ИИВнедрение ИИРабота разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика

Авторизация



RSS


RSS новости


Не претендуя на абсолютную точность, новая численная оценка открывает дополнительные возможности для экспериментальной проверки.

О том, как измерить Вселенную с точки зрения содержащейся в ней информации, физики дискутируют с конца 1920-х. В 1929 году Лео Силард показал, что информация, хранящаяся в физической системе, определяет возможные пути ее развития и поведения. В 1961 году Роберт Ландауэр впервые предположил связь между термодинамикой и информацией, фактически показав, что цифровая информация — физическая сущность, а не математическая абстракция. Сформулированный им принцип утверждает, что вне зависимости от технической реализации вычислительной системы при потере одного бита информации выделяется теплота и ее количество определяют параметры системы.

С тех пор ученые неоднократно демонстрировали физическую природу информации и сформулировали ряд новых концепций, включая информационный парадокс черной дыры (ролик про их размеры и массу прилагается к материалу), голографический принцип, энтропийную гравитацию.

Физик из Портсмутского университета в Великобритании Мэлвин Вопсон (Melvin M. Vopson) считает, что «информация» — это пятая форма доминирующей материи во Вселенной наряду с твердыми телами, жидкостью, газом и плазмой. В своей новой работе он представил численную оценку для количества закодированной информации в видимой части Вселенной, опираясь на теорию информации Шэннона.

Наблюдаемая вселенная состоит из строительных блоков, называемых элементарными частицами. Согласно Стандартной модели, сегодня известно 30 элементарных частиц и античастиц. Это шесть кварков и соответствующие им античастицы, шесть лептонов и соответствующие им античастицы, пять векторных бозонов и один скалярный бозон. Из всех этих частиц лишь малая часть является участниками наблюдаемой вселенной, наблюдаемой сегодня. Большинство других частиц или античастиц нестабильны и имеют чрезвычайно короткое время жизни, поэтому их наблюдение возможно только в искусственно созданных экспериментальных условиях или теоретически. Следовательно, их участие в наблюдаемой вселенной незначительно, и, путем экстраполяции, их способность регистрировать информацию также незначительна. Все частицы/бозоны-носители силы и частицы с нулевой массой покоя не могут хранить/регистрировать информацию и могут только передавать информацию, поэтому они не учитываются оценках.

За исключением бозонов, античастиц и всех нестабильных элементарных частиц, из всех 30 элементарных частиц только протоны, нейтроны и электроны являются реальными участниками наблюдаемой сегодня Вселенной. Конечно, протоны и нейтроны на самом деле не являются элементарными частицами, так как они состоят из трех кварков каждый, что необходимо было бы учитывать. Однако мы начинаем с нашей оценки, учитывающей только протоны, нейтроны и электроны, а затем вводим кварки. Чтобы рассчитать содержание информации на элементарную частицу в наблюдаемой вселенной, мы используем процентное массовое содержание элементов во Вселенной, которые составляют около 75% водорода, 23% гелия и 2% тяжелых элементов.

Чтобы узнать общую информацию, хранящуюся во всех частицах материи во Вселенной, необходимо оценить общее количество протонов, электронов и нейтронов в наблюдаемой вселенной и умножить это число на информацию о битах на элементарную частицу, т. е. 1,288.

По расчетам Шэннона, каждая частица содержит 1,509 бита информации, а в общей сложности в наблюдаемой Вселенной хранится ?6?1080 битов информации.

Хотя описанный подход игнорировал античастицы и нейтрино, а также опирался на ряд предположений о процессах передачи и хранения информации, он предлагает уникальный инструмент для оценки количества информации, которую несет каждая элементарная частица. Теперь для проверки и уточнения этих предсказаний можно использовать практические эксперименты, включая исследования, призванные доказать или опровергнуть гипотезу о том, что информация — это пятое состояние материи во Вселенной.

Комментарии: