Вчені давно підозрювали зв'язок між інформацією і фізичним всесвітом, з різними парадоксами і мисленими експериментами, використовуваними для вивчення того, як і чому інформація може бути закодована у фізичній матерії. Цифрова епоха просунула цю область досліджень, припускаючи, що вирішення цих питань може мати реальні додатки в багатьох областях фізики і обчислень.
В AIP Advances математик з Портсмутського університету намагається пролити світло на те, скільки саме цієї інформації існує, і представляє чисельну оцінку кількості закодованої інформації матерії у всьому видимому Всесвіті - приблизно в 6 х 1080 біт інформації. Хоча це не перша оцінка такого роду, підхід цього дослідження заснований на теорії інформації.
«Інформаційна ємність Всесвіту є предметом дискусій понад півстоліття», - сказав автор роботи Мелвін М. Вопсон. «Були різні спроби оцінити інформаційний зміст Всесвіту, але у своїй роботі я описую унікальний підхід, який додатково постулює, скільки інформації можна стиснути в одну елементарну частинку».
Щоб провести оцінку, автор використовував теорію інформації Шеннона, щоб кількісно оцінити кількість інформації, закодованої в кожній елементарній частці в спостережуваному Всесвіті, як 1,509 біт інформації. Математик Клод Шеннон, якого називають батьком цифрової епохи через його роботу в галузі теорії інформації, визначив цей метод кількісної оцінки інформації в 1948 році.
«Вперше такий підхід був застосований до вимірювання інформаційного змісту Всесвіту, і він забезпечує чітке чисельне прогнозування», - сказав Мелвін Вопсон. «Навіть якщо це не зовсім точно, чисельне передбачення відкриває потенційні можливості для експериментального тестування».
Недавні дослідження проливають світло на способи взаємодії інформації та фізики, наприклад, як інформація виходить з чорної діри. Однак точне фізичне значення інформації залишається невловимим, але кілька радикальних теорій стверджують, що інформація носить фізичний характер і може бути вимірена.
У попередніх дослідженнях Мелвін Вопсон постулював, що інформація - це п'ятий стан матерії поряд з твердим тілом, рідиною, газом і плазмою, і невловима темна матерія може бути інформацією. Дослідження Вопсона також включало висновок формули, яка точно відтворює добре відоме число Еддінгтона, загальну кількість протонів у спостережуваному Всесвіті.
Хоча підхід у цьому дослідженні ігнорував античастинки і нейтрино і робив певні припущення про передачу і зберігання інформації, він пропонує унікальний інструмент для оцінки змісту інформації на елементарну частинку. Тепер для перевірки та уточнення цих передбачень можна використовувати практичні експерименти, включаючи дослідження, покликані довести або спростувати гіпотезу про те, що інформація є п'ятим станом матерії у Всесвіті.
Робота була опублікована в AIP Advances.