За последние 24 часа люди загрузили на YouTube более 720 000 часов видеоматериалов. Что это означает с точки зрения физики?
Согласно подсчетам, сделанным несколько лет назад физиком из Портсмутского университета Мелвином Вопсоном, эта буквальная масса визуальных образов, а также полмиллиарда твитов, бесчисленное количество текстов, миллиарды сообщений WhatsApp и любой другой бит и байт информации, которую мы создали – может сделать нашу планету чуточку тяжелее.
Это дикая концепция вряд ли будет принята без тонны доказательств. Но эксперимент, недавно предложенный Вопсоном и основанный на взрывах антиматерии, потенциально может убедить научное сообщество в том, что информация может не только иметь массу, но и быть странным новым состоянием материи.
Теория информации не является простой концепцией с точки зрения понимания. Мы относительно легко можем себе представить загрузку кода из единиц и нулей, который сообщает нашему компьютеру, какие звуки и изображения отображать. Но информация присутствует не только в цифровом мире. Информация существует повсюду и, например, может сообщать частицам, как себя вести.
Это делает её важным фактором при описании таких вещей, как степень упорядоченности и изменения энергии, составляющих ту или иную систему.
В начале 1960-х годов немецко-американский физик Рольф Ландауэр предсказал минимальное изменение энергии при стирании информации из любой системы. Хотя это может показаться незначительным изменением, последствия могут быть очень серьёзными. Потерю информации связывают с тепловым излучением на фундаментальном уровне.
Многолетние эксперименты подтвердили теоретические выкладки Ландауэра, вплоть до квантового уровня. На фундаментальном уровне действительно что-то происходит с энергией, когда информация меняется.
Если мы также примем во внимание расчеты Эйнштейна (знаменитое E = mc2), как это делает Вопсон, то фундаментальное изменение энергии должно равняться изменению массы. Это означает, что вся информация, которую мы создаем каждый день, вносит крошечную, но не нулевую массу в массу нашей планеты.
Самый жёсткий сценарий подразумевает катастрофические последствия от накопления в интернете всех этих видео с милыми кошечками, новых записей в "Википедии", постов в социальных сетях и соло-песен в автомобильной пробке для TikTok...
Мало того, что у нас может закончиться материал для хранения всех этих данных, так ещё и получается, что неограниченный рост объёмов цифровой информации станет занимать всё большую долю в массе Земли.
Некоторые эксперты даже прогнозируют, что такими темпами через 350 лет вес наших цифровых битов может перевесить все атомов на Земле!
Но если всё же отойти от апокалиптических сценариев информационного кризиса конца света, такая теория может изменить то, как мы вычисляем массу при определённых обстоятельствах. Это приведёт к появлению новых теорий, которые могут дать нам лучшее представление о природе... тёмной материи.
И вот как. Новый эксперимент, предложенный Вопсоном, позволяет применить прогнозы Ландауэра к элементарным частицам.
Если мы предположим, что полная масса электрона состоит из его внутренней энергии покоя и небольшого количества информации о самом себе, то теоретически при встрече со своим аналогом из антивещества, позитроном, он будет излучать предсказуемый спектр энергии (в виде потока высвобождаемых фотонов).
Мы знаем, что когда сталкиваются частицы материи и антиматерии, они аннигилируют (можно сказать, уничтожают друг друга). Но информация этих частиц должна куда-то деться, когда они аннигилируют, не так ли? Информация не пропадает даже в чёрной дыре.
"Информация в электроне в 22 миллиона раз меньше, чем его масса, но мы можем измерить содержание информации, стерев её", — считает Вопсон.
Итого: поиск очень специфических волн излучения при аннигиляции насыщенного информацией электрона мог бы подтвердить, что информация представляет собой какую-то форму энергии внутри частиц.
Обнаружение некоего внутреннего, основанного на информации энергетического компонента в качестве фундаментальной характеристики материи может также квалифицироваться как новый тип физического состояния.
Напомним, что атомы могут не только объединяться в твёрдые тела, течь как жидкости, летать как газы, рассеиваться как плазма и гармонизироваться как конденсаты Бозе-Эйнштейна, они могут и уменьшать беспорядок как носители информации.
Добавим, что обнаружение невероятно незначительных сдвигов в массе, ожидаемых для сегодняшних информационно-насыщенных систем хранения данных, по-прежнему выходит за рамки наших возможностей. На данный момент мы можем рассматривать эту гипотезу не более как забавную задачку для ума.
Однако, если когда-либо такой эксперимент по аннигиляции частиц и сбору данных её результатов будет проведён, и гипотеза окажется правдой, последствия могут быть поистине масштабными.
Статья Вопсона была опубликована в издании AIP Advances.
Мы пишем о самых выдающихся достижениях науки, суперсовременных технологиях и их внедрении в нашу жизнь, рассказываем о том, каким будет будущее человечества.
Если вам нравятся наши новости, подписывайтесь на наш канал и не забывайте ставить лайки. Эти нехитрые действия помогают нам в развитии и сборе средств для финансирования проекта.
Также наши сообщества есть в Telegram, Twitter, ВК, Facebook, "Одноклассниках". Приходите, если вы бываете там чаще, чем на Дзене.
