Главная Физика Что такое информация? Физик-теоретик Вопсон поясняет

Пятое состояние материи

В недалеком будущем половину массы Земли можно будет преобразовать в цифровые биты.

Физики утверждают, что информация - пятое состояние материи. К 2245 году половину массы Земли можно будет преобразовать в цифровые биты.

Мир вокруг нас

Вся окружающая нас материя существует в виде твердого тела, жидкости, газа или плазмы. Но по мере того, как наша жизнь становится все более оцифрованной, требуется все больше и больше физических веществ, таких как нефть, кремний и углерод, для удовлетворения нашей ненасытной потребности в большей вычислительной мощности и обработке информации.

Пятое состояние материи

Принимая во внимание текущую тенденцию ежегодного 50-процентного роста количества производимых цифровых битов, Мелвин Вопсон, физик из Портсмутского университета в Великобритании, предсказал, что количество битов будет равно количеству атомов на Земле примерно через 150 лет. К 2245 году половина массы Земли будет преобразована в цифровую информационную массу, согласно исследованию, опубликованному сегодня в AIP Advances.

Это просто вопрос времени, когда количество цифровых битов превзойдет все атомы на Земле, будущее, в котором мир превратится в суперкомпьютер размером с планету - и все это приводит к заманчивой теории: эта информация ничем не отличается от обычной материи. Фактически, говорит Вопсон, эту информацию следует рассматривать как пятое состояние материи (или шестое, если считать конденсаты Бозе-Эйнштейна ).

«Как информация, математическая концепция может быть физической? К моему удивлению, этот принцип, имеющий теоретический смысл, теперь продемонстрирован экспериментально », - сообщил мне Вопсон в электронном письме.

Информация - это энергия

В новом исследовании Вопсон проводит параллели между общей теорией относительности Эйнштейна, в которой, среди прочего, утверждается, что масса и энергия эквивалентны, применением законов термодинамики Рольфом Лаундером к теории информации, которая приравнивает информацию к энергии, и, наконец, Клодом. Теория информации Шеннона, которая привела к изобретению первого цифрового бита.

«Поскольку и специальная теория относительности, и принцип Ландауэра оказались верными, весьма вероятно, что новый принцип также окажется верным, хотя в настоящее время это всего лишь теория», - сказал Вопсон.

По словам Вопсона, физики всегда расширяли свое понимание того, что составляет Вселенную. По мере того, как ученые совершенствовали свои сенсорные инструменты и теории, они узнали, что Вселенная состоит не только из барионной материи (частиц), но также из излучения, темной материи и энергии, а также пространства-времени. Информация, хотя и кажется более абстрактной, может естественным образом присоединиться к ним, поскольку она является неотъемлемой частью «как неорганической материи, так и жизни».

«Хотя информация проявляется во многих форматах, включая аналоговую информацию, информацию, закодированную в биологической ДНК, и цифровую информацию, наиболее фундаментальной формой является двоичный цифровой бит, поскольку он может успешно представлять или дублировать все существующие формы информации. Это также справедливо для квантовой обработки / квантовой информации / q-битов, поскольку конечный результат квантового компьютера все еще находится в двоичном цифровом формате », - сказал Вопсон ZME Science.

«Эти идеи лучше всего сформулированы в предположении Уиллера о том, что, цитируя, «… Вселенная исходит из информации, заложенной в ней… » или « Это из битов », - добавил он.

Когда-то Землю можно будет разложить на биты

Читайте Альтернативная Наука на Google News

«Поскольку существует невероятно большое количество элементарных частиц, составляющих Вселенную, то видимая Вселенная также будет содержать огромное количество цифровых битов, связанных с информационным содержанием этих частиц».

«Принцип Ландауэра показал, что информация физическая. Принцип эквивалентности массы, энергии и информации экстраполировал это и продемонстрировал, что информация на самом деле имеет массу. Поскольку существует много информации, связанной с барионной массой во Вселенной, то должна быть огромная масса, которая соответствует этой информации.

Это основа постулата о том, что информация - это 5-й элемент или 5-я форма материи », - пояснил физик.

Темная материя и информация - это одно и то же?

Но как нечто столь нематериальное, как информация, могло иметь массу? В новой статье утверждается, что такое действительно возможно и может проявляться через гравитационные взаимодействия. Фактически, неуловимая темная материя, которую сейчас ищет каждый достойный внимания физик-теоретик, может быть просто информацией.

«Более 60 лет мы безуспешно пытались обнаружить, изолировать или понять, что такое загадочная темная материя во Вселенной. Его присутствие широко используется для объяснения динамики и стабильности скоплений галактик и кривых вращения галактик. К сожалению, все попытки изолировать или обнаружить темную материю пока не увенчались успехом. Фактически, хорошо известно, что распределение материи во Вселенной состоит на 5% из обычной барионной материи, на 27% из темной материи и на 68% из темной энергии.

Это равносильно утверждению, что около 5% видимой Вселенной известно и 95% из нее мы не имеем понятия, из чего она состоит, то есть темной материи и темной энергии. Если принцип эквивалентности массы, энергии и информации верен и информация действительно имеет массу, цифровая информационная вселенная будет содержать ее много,и, возможно, отсутствующая темная материя могла быть просто информацией », - сказал Вопсон.

Скорость, с которой количество битов равно массе Земли для различных сценариев роста генерации информации. Предоставлено: Мелвин Вопсон.

Значение принципа эквивалентности массы, энергии и информации важно, учитывая скорость, с которой человечество генерирует цифровую информацию. По данным IBM Research, 90% всех данных, созданных людьми до сих пор, были созданы только за последние десять лет.

Фактически, авторы нового исследования использовали консервативные темпы роста для генерации и хранения информации. На самом деле скорость генерации информации выше и может даже ускориться в будущем, как продемонстрировала нынешняя пандемия COVID-19.

Пока цивилизация не рушится из-за изменения климата или термоядерной войны, постоянно расширяющаяся цифровая область, кажется, направляет мир к будущему, в котором наше существование неразрывно связано с компьютерами. Через столетие грань между физической реальностью и виртуальной реальностью может быть настолько размытой, что вы не сможете увидеть разницу.

«Сегодня мы переместили банки в Интернет и используем цифровые деньги, мы храним все на платформах цифрового хранения, а новые отрасли - это серверы хранения цифровых данных и высокотехнологичные корпорации. Я вижу медленный переход в мир, как это изображено во многих научно-фантастических фильмах, где наш базовый комплект шлема виртуальной реальности становится больше похожим на смоделированное киберпространство, возможно, вначале управляемое игровой индустрией, затем выходящим на рынок образования, туризма, секс-индустрии, здравоохранение и т. д.… в конечном итоге эти киберпространства объединяются в киберреальность, где люди могут встречаться и заниматься чем-то, ходить на работу в смоделированном кибер-офисном здании и т. д., пока реальный мир не станет неотличимым от смоделированного мира », - сказал Вопсан.

«Если это происходит одновременно с развитием ИИ и способностью людей достигать трансцендентности в машинах (я считаю, что есть даже движение, называемое трансгуманизмом, то есть люди, которые верят в слияние биологической жизни с компьютерами), то это не так. слишком сложно увидеть, как весь ландшафт изменится в мире, смоделированном цифровым способом. Фактически, все большее число серьезных ученых считают, что мы уже живем в смоделированной вселенной. Проф.

Ник Бостром из Оксфордского университета первым предложил это, известное как гипотеза моделирования. Мне не нравится эта идея, но, к сожалению, некоторые из моих недавних исследований подтверждают это или указывают на этот результат в будущем », - добавил он.

Чтобы вместить больше битов, чем имеется атомов на Земле, способ, которым люди генерируют и хранят информацию, должен коренным образом измениться. На данный момент невозможно сказать, как именно это могло произойти - это проблема, которую ученые, живущие через 100-200 лет, должны будут решить. Некоторые идеи могут включать использование нематериальных носителей информации, таких как фотоны, вакуум и голограммы.

«Всем должно быть интересно, потому что прогнозы показывают, что в ближайшем будущем мы собираемся производить столько цифрового контента, что количество произведенных битов будет равняться всем атомам на Земле. Возникает вопрос: где мы храним эту информацию? Как мы это приводим в действие? Это тревожный сигнал для индустрии больших данных, интернет-гигантов, высокотехнологичных компаний, исследований в области энергетики и окружающей среды. Я называю это невидимым кризисом, поскольку сегодня это действительно невидимая проблема, но прогнозы показывают другую картину », - заключил Вопсан.