"Вселенная — это компьютер": ученым удалось выяснить, сколько бит информации она хранит

Некоторые ученые полагают, что если все во Вселенной — это данные данными, то сама Вселенная, по сути, — гигантский компьютер с определенной программой. И частью этих данных являемся мы, наши мысли, планета Земля, наша галактика и все, что есть в космосе. С этой точки зрения можно было бы оценить общий объем информации, хранящейся во Вселенной, и некоторые ученые пытались сделать это, пишет издание interestingengineering.com.

Что такое информация с точки зрения физики

Несмотря на то, что мы можем описывать информацию различными способами, как состоящую из фактов, описаний физических состояний или математических формул, остается вопрос — можно ли ее измерить физически?

"Мелвин М. Вопсон, исследователь из Портсмутского университета предположил, что информация — это так называемое пятое состояние материи и, возможно, даже та самая таинственная темная материя, которая, по некоторым оценкам, составляет около 27% изученной нами Вселенной", — пишет СМИ.

Однако экспериментально это не подтверждено. Для сравнения: обычная материя, которая включает вас и все, что вы можете наблюдать во Вселенной, составляет всего 5% от всей материи.

Как узнать, сколько информации содержит Вселенная

В своей статье, опубликованной изданием AIP Advances Американского института физики, Вопсон сообщает, что смог точно подсчитать, сколько информации содержится во Вселенной. В частности, он пишет: "Я определил, что каждая частица в наблюдаемой Вселенной содержит 1,509 бит информации, а во всех частицах материи наблюдаемой Вселенной хранится примерно 6×10^80 бит информации".

Для того, чтобы математические расчеты, проведенные исследователем, имели смысл, необходимо принять определенный принцип, сформулированный им в той же статье. Он гласит, что "информация является физической, информация регистрируется физическими системами, и все физические системы могут регистрировать информацию".

Пытаясь оценить "информационную емкость" космоса, учены опирался на теорию информации , выдвинутую математиком Клодом Шенноном. Вопсон разработал формулу, которая вычисляет общее количество протонов в наблюдаемой Вселенной, — так называемое число Эддингтона. Исходя из этого числа, исследователь оценил количество всех элементарных частиц во Вселенной и количество информации о себе, содержащейся в каждой частице.

Вопсон поставил перед собой задачу выяснить, сколько информации о массе, спине и заряде могут хранить протоны, нейтроны и электроны, прежде чем экстраполировать результаты на всю Вселенную.

"Впервые такой подход был использован для измерения информационного содержания космоса, и он обеспечивает четкое численное прогнозирование", — пояснил Вопсон.

"Исследование ученого имеет некоторые ограничения, поскольку в нем не рассматриваются античастицы и нейтрино. Он также делает некоторые предположения о передаче и хранении информации во Вселенной. Тем не менее, его работа может служить инструментом оценки для дальнейших исследований и практических экспериментов, что согласуется с недавними работами других исследователей в этой области", — сообщает СМИ.

Почему Вселенную можно считать компьютером

Вопсон не первый, кто предположил, что информация может быть ключевым "строительным блоком" нашей реальности. Физик Джон Арчибальд Уиллер описал эту идею как "это из бита", где "это" означает все во Вселенной, а "бит" относится к информации.

Сет Ллойд, профессор Массачусетского технологического института, специализирующийся на квантовой информации, рассматривает космос как гигантский компьютер, называя его "физической системой, разделяющей информацию на биты и систематически переворачивающей эти биты".

Он приводит пример электрона, спин которого, согласно законам квантовой механики, принимает одно из двух значений — "вверх" или "вниз". Ллойд сравнивает это с компьютерными битами, мельчайшими единицами цифровой информации, которые также принимают два значения — либо 0, либо 1. Поскольку каждая элементарная частица содержит информацию, то же самое делает и Вселенная, которая, как предлагает Ллойд, также обрабатывает эту информацию определенным способом, что делает ее очень похожей на компьютер.

Вселенная не просто похожа на компьютер, но представляет собой компьютер, в котором все изменения в ней можно рассматривать как "вычисления".

Ллойд предпринял попытку оценить, сколько элементарных логических операций Вселенная бы осуществила с момента ее появления. Он получил число, близкое к 10^120 (10 в 120-й степени, число со 120-ю нолями). Он также ранее провел собственную оценку того, сколько бит может содержаться в количестве материи, находящейся в настоящее время в космосе — 10^90 бит (это число, имеющее 90 нолей).

"Конечно, доказательство того, что космос — это своеобразный компьютер, будет иметь важные философские и практические последствия. Но возникает один важный вопрос — кто программирует данный компьютер вселенной?", — говорится в статье.

Профессор Сет Ллойд предполагает, что квантовые флуктуации (флуктуация — это случайное отклонение от какой-либо величины, — ред.) могут быть ответственны за все виды физических явлений, программирующих Вселенную и даже нашу ДНК, хотя и с определенной степенью случайности.

"Если вы отследите любую случайность, вы обнаружите, что на самом деле она возникает из-за небольших квантовых флуктуаций, которые маскируются под тепловые и химические флуктуации", — объясняет Ллойд. "Ваши гены тоже были запрограммированы квантовыми флуктуациями".