Хотя идея о том, что мы живем в симуляции, не нова, физик Мелвин Вопсон предлагает другой подход: гравитация, как мы ее понимаем, не существует как фундаментальная сила, а скорее является неизбежным результатом физического принципа, который заставляет Вселенную оптимизировать и сжимать информацию, предлагая новый и строгий подход, основанный на втором законе динамики информации.
В непринужденной беседе кто-то однажды упомянул, что если бы Вселенная была компьютерной программой, то ошибки в программном обеспечении были бы черными дырами. Идея звучала смешно и абсурдно, но она продолжает будоражить умы мыслителей и ученых. Что если космос такой огромный и загадочный, на самом деле является гигантской компьютерной симуляцией? Этот вопрос, который кажется чем-то из научно-фантастического романа, теперь стал предметом очень серьезных научных исследований.
Недавно физик Мелвин Вопсон из Портсмутского университета представил в журнале AIP Advances статью, которая может пролить новый свет на этот спор. Под заголовком «Является ли гравитация доказательством существования вычислительной Вселенной?» его работа предполагает, что гравитация не является фундаментальной силой, а скорее проявлением принципа оптимизации информации. По мнению Вопсона, все во Вселенной стремится организовать себя таким образом, чтобы минимизировать объем информации, подобно хорошо продуманной компьютерной программе.
Вселенная как большая система хранения информации
Предложение Вопсона основано на так называемом втором законе инфодинамики, который представляет собой расширение идей теории информации Шеннона на физическую сферу. Этот закон гласит, что в изолированной системе информационная энтропия должна уменьшаться или оставаться постоянной, в отличие от второго закона термодинамики, который предписывает противоположное для физической энтропии.
«Второй закон инфодинамики описывает временную эволюцию энтропии информационных состояний в изолированной системе в направлении равновесия», поясняет Вопсон в своей статье. Согласно этой идее, материя в космосе будет вынуждена реорганизоваться, чтобы уменьшить свой информационный след, а не максимизировать его.
Такая точка зрения приводит к идее, что пространство-время не будет непрерывным, а скорее «дискретным, подобным пикселизации или сетке в конечно-элементном анализе». Каждый «пиксель» в пространстве будет хранить информацию о содержащихся в нем объектах, словно своего рода гигантская космическая память.
Гравитация как результат оптимизации информации
Одной из наиболее содержательных частей работы Вопсона является его вывод о гравитации из информационных принципов. Для этого представьте себе двумерное пространство, состоящее из элементарных ячеек, которые могут быть пустыми или содержать частицы. Когда частицы распределены хаотично, информационная энтропия высока. Но если частицы собираются вместе, энтропия уменьшается.
По мнению Вопсона, сам процесс кластеризации обусловлен энтропийной силой: «Сила притяжения, создаваемая необходимостью снижения информационной энтропии, имеет все характеристики гравитационной силы». Таким образом, гравитация была бы не чем иным, как попыткой Вселенной сохранить свою информацию сжатой и организованной.
Применяя эту идею, автору удается вывести закон всемирного тяготения Ньютона: «Мы получаем выражение для энтропийной силы, которое идентично закону всемирного тяготения Ньютона». Это означает, что то, что мы воспринимаем как гравитацию, может быть побочным эффектом фундаментальной тенденции космоса оптимизировать хранение данных.
Гравитация как механизм сохранения информации
Чтобы лучше понять предложение Вопсона, достаточно понаблюдать за тем, что происходит в космосе, когда мы позволяем действовать гравитации. На изображении в его статье, показано, как облако рассеянной космической пыли в конечном итоге трансформируется в компактную планету.
Сначала система состоит из тысяч или миллионов мельчайших частиц, плавающих вокруг. Каждую частицу необходимо локализовать, измерить и описать по отдельности, что означает необходимость хранения и обработки большого объема информации. На этом этапе система обладает высокой информационной энтропией и требует огромного количества «вычислений» для отслеживания каждого движения.
Но гравитация меняет картину: частицы начинают притягиваться друг к другу, медленно двигаясь к общему центру. Этот естественный процесс завершается образованием одного крупного объекта, например планеты. Теперь объем информации, необходимой для описания системы, резко сократился: один объект, одна орбита, гораздо меньше, чем раньше.
Этот простой пример отражает то, что Вопсон предлагает в своей теории: гравитация — это не просто сила, притягивающая объекты, а механизм оптимизации, который снижает информационную энтропию. Вселенная, подобно гигантской компьютерной программе, постоянно ищет способы «экономии ресурсов» путем группировки материи и упрощения собственной структуры.
Сравнение с предыдущими теориями и новизна данного подхода
Идея о том, что гравитация может иметь энтропийное происхождение, не совсем нова. В 2011 году физик Эрик Верлинде предложил похожую гипотезу, основанную на голографии и термодинамике. Однако подход Вопсона имеет существенные отличия.
В то время как Верлинде предполагает, что пространство-время возникает из информационных процессов на голографических экранах, Вопсон напрямую опирается на второй закон инфодинамики и принцип эквивалентности массы, энергии и информации. «В этом исследовании подчеркивается, что второй закон инфодинамики является основным фактором в сочетании с принципом эквивалентности M/E/I, который отсутствует в формулировке Верлинде», отмечает он.
Более того, там, где Верлинде предлагал увеличение энтропии в качестве движущей силы гравитации, Вопсон постулирует противоположное: именно уменьшение информационной энтропии приводит к организации материи в более компактные структуры.
Последствия за пределами гравитации
Предложение Вопсона не ограничивается переосмыслением гравитации. Это также предполагает, что другие физические явления, такие как термодинамика черных дыр, темной материи и темной энергии, могут быть поняты в рамках той же информационной оптимизации.
По его мнению, «гравитационное притяжение возникает из-за фундаментального стремления уменьшить энтропию информации во Вселенной». Это может иметь глубокие последствия для поиска единой теории физики, объединяющей концепции квантовой механики, теории относительности и теории информации.
Если Вселенная действительно работает как компьютер, понимание ее правил сжатия данных может выявить скрытые закономерности в пока необъяснимых явлениях. Вопрос, конечно, в том, как эмпирически проверить эту гипотезу, что остается огромной проблемой.
Компьютерное моделирование?
Все это неизбежно приводит к старому, но интересному вопросу: живем ли мы в симуляции? По мнению Вопсона, гипотеза о вычислительной Вселенной не только правдоподобна, но и приобретает еще большую силу при рассмотрении этих новых указаний.
«Одним из интригующих возможных последствий всего этого является то, что Вселенная по своей природе информационная и вычислительно подобна», утверждает он в своей статье. Если бы это было так, то физические законы, такие как гравитация, были бы всего лишь строками кода в более крупной и глубокой программе.
Такой образ мышления соотносится с современными философскими интуициями и теориями, такими как мультивселенная или голографические модели космоса. Хотя на сегодняшний день окончательные доказательства отсутствуют, предположение Вопсона предлагает новый взгляд на решение некоторых величайших загадок физики.
