Всё вокруг наполнено информацией. Каждое живое существо - это биохимическая библиотека закодированной информации. Наша ДНК хранит больше данных, чем любой жёсткий диск. Даже наш мозг хранит информацию и знания. Только владение родным языком составляет 12,5 млн битов данных.
Сколько информации во Вселенной закодированной в форме частиц материи.
Только электроны, кварки и построенные из них протоны и нейтроны соответствуют примерно 👇
битам информации. Все частицы, не содержащиеся в видимой материи, мы даже не учитываем.
Но это еще не все: "каждая элементарная частица также содержит информацию", как писал еще в 1929 году физик Лео Сциллард. Каждую частицу в стандартной модели физики можно идентифицировать по 3 основным характеристикам: зaряд, масса и спин.
«Эти три степени свободы не созданы наблюдателем, а уже существуют — скорее всего, в самой частице», — объясняет физик Мелвин Вопсон . «Они похожи на метку или частицу ДНК ».
Из этого следует, что уже просто потому, что материя состоит из таких элементарных частиц, она уже хранит некий минимум информации — без учета дополнительных данных, порождаемых химической структурой или взаимодействиями.
Но сколько это, если учесть всю вселенную?
Информационная емкость Вселенной обсуждается уже полвека. В зависимости от подхода ученые пришли к значениям: 👇
Вопсон в своем подходе опирается на теорию Клода Шеннона, который в 1948 году впервые описал информацию абстрактно на теоретико-математической основе и, таким образом, сделал ее количественной: в форме бита. Базовая формула Шеннона для описания содержания информации лежит в основе расчетов Вопсона.
Для своего исследования физик сначала определил, сколько информации содержится в одной частице материи в виде электрона, кварка и образующихся протона или нейтрона.
По его расчетам, средний кусок материи содержит около 1,509 бит информации. Это значение является своего рода средним значением, "которое получается из содержания отдельных типов частиц и их процентного содержания в веществе," как объясняет Вопсон.
Следующим шагом является вопрос о том, сколько частиц материи существует во Вселенной. Ввиду того факта, что, согласно современной теории, Вселенная бесконечна, ответить на этот вопрос кажется почти невозможным.
Вопсон обошелся здесь тем, что подсчитал только частицы наблюдаемой вселенной — пределы того, что было бы для нас постижимо чисто физически и исходя из вoзраста космоса. В результате получается пространственный объем, радиус которого оценивается примерно в 46,5 миллиардов световых лет.
Используя другие факторы, такие как плотность, гравитационная постоянная и постоянная Хаббла, а также температуру различных скоплений материи в космосе, Вопсон вывел формулу, которую использовал для экстраполяции количества электронов, нейтронов и протонов в этом участке пространства.
Его результат: «Расчеты показывают, что наблюдаемая Вселенная содержит около 👇
таких частиц», — сообщает Вопсон. Это число находится примерно в том же диапазоне, что и число Эддингтона, экстраполяция числа протонов в космосе в 1940 году астрофизиком Артуром Эддингтоном.
Согласно Вопсону, количество атомных строительных блоков и среднее информационное содержание протона, нейтрона или электрона приводит к тому, что количество информации, содержащейся во всех частицах материи во Вселенной, составляет 👇
бит. Выраженное в байтах, это будет соответствовать 👇
зеттабайт. Для сравнения: общий объем цифровых данных, сгенерированных и хранимых по всему миру в 2020 году, составляет почти 65 зеттабайт.
Расчеты информации Вопсона, содержащейся во всей материи, говорят о меньшем количестве информации. НО при других расчетах ученые рассчитывали всю информацию содержащуюся в космосе, Вопсон же рассматривал только стабильные элементарные частицы электроны, кварки, протоны и нейтроны.
Таким образом, антиматерия, темная материя и другие короткоживущие элементарные частицы, такие как нейтрино, не включены в его расчеты. Основное же преимущество подхода Вопсона состоит в том, что информативность отдельной частицы материи может быть проверена экспериментально.
🌍Оумуамуа - это НЛО или Астероид? Или космический корабль пришельцев, замаскированный под астероид?
🔎Марсоход NASA Perseverance обнаружил органические соединения на Марсе
🔎Первый полет через корону Солнца
🔎Где заканчивается вселенная?
