Bawiąc się powyższymi ideami, pewien fizyk – Melvin Vopson z Uniwersytetu Portsmouth w Wielkiej Brytanii – postanowił obliczyć, ile informacji o sobie przechowuje każda cząstka elementarna, taka jak elektron. Następnie użył on tych obliczeń, aby oszacować, ile informacji zawiera… cały Wszechświat.
„Po raz pierwszy zastosowano takie podejście do pomiaru zawartości informacji we Wszech świecie. Zapewnia ono wyraźne numeryczne przewidywania.”, powiedział Vopson
Teoria informacji
Vopson oszacował, że każda cząstka w obserwowalnym Wszechświecie zawiera po 1509 bitów informacji. Dokonał on tego, wykorzystując teorię informacji Claude’a E. Shannona. Teoria informacji wiąże entropię – będącą miarą ilości niepewności w systemie – z informacją.
Zgodnie z teorią informacji ilość informacji, jaką możemy uzyskać o jakimś zdarzeniu jest zależna od stopnia naszej niepewności co do tego zdarzenia. Na przykład, wynik rzutu monetą (zdarzenia) zawiera 1 bit informacji. Załóżmy, że tym wynikiem był orzeł. Jeżeli moneta posiadałaby orła z obydwu stron, oczekiwany wynik (który byłby orłem) posiadałby zero bitów informacji, ponieważ nie wnosiłby nic nowego do tego, co już wiedzieliśmy. Jeśli jednak mimo 100 procentowej szansy na orła wypadłaby reszka, ten zaskakujący wynik dostarczyłby nieco więcej informacji niż rutynowe zdarzenie jednobitowe, dlatego że nie był oczekiwany.
Kosmos pełen danych
Gdy już Vopson zastosował te wszystkie założenia, by obliczyć, ile informacji przechowuje każdy elektron, neutron i inne cząsteczki, przemnożył uzyskane wyniki tak, by dowiedzieć się, ile informacji przechowuje cały obserwowalny Wszechświat. Wynik był naprawdę oszałamiający – wyobraźcie sobie cyfrę 6, za którą ciągnie się aż 80 zer – to właśnie on.
Co istotne, wynik uzyskany przez Vopsona był niższy niż w przypadku wcześniejszych szacunków. Fizyk się tego jednak spodziewał, a to dlatego, że dotychczas pod uwagę brano cały Wszechświat, a on ograniczył swoje obliczenia tylko do jego obserwowalnych części. Nie wziął on też pod uwagę chociażby antycząstek, z prostego powodu. Ich żywot jest niezwykle krótki, a więc ich obserwacja jest możliwa tylko podczas specjalnych eksperymentów. Dlatego ich udział w obserwowalnym Wszechświecie jest znikomy, a co za tym idzie – i ich zdolność do rejestrowania informacji. Kolejną cząstka, która nie została wzięta pod uwagę, to bozon.
„Uznaliśmy, że wszystkie bozony są cząstkami siły/oddziaływania odpowiedzialnymi za przekazywanie informacji, a nie przechowywanie informacji.”, pisze Vopson. „Zakładamy, że informacje mogą być przechowywane tylko w cząstkach, które są stabilne i mają niezerową masę spoczynkową […].”
Ciekawe, czy obserwowalny Wszechświat faktycznie zawiera tyle informacji, ile wynika z obliczeń Vopsona. Kto wie, może kiedyś ktoś będzie w stanie to sprawdzić.
Źródło: AIP Publishing / fot. tyt. Canva