14 подписчиков
Всё из бита: Как обычное яблоко объясняет Вселенную
Введение: Лекция, яблоко и одна революционная идея
Представьте себе сцену: часовня XV века, переоборудованная под лекторий престижного института Санта-Фе. В зале собрались физики, биологи, экономисты и несколько нобелевских лауреатов. Молодой лектор принимает вызов от Джона Арчибальда Уилера, одного из отцов-основателей квантовой гравитации, — прочесть лекцию на провокационную тему "Всё из бита".
Отступать некуда. Лектор берет в руку обычное яблоко и, нервно подбрасывая его, произносит центральный тезис своей лекции:
вещи возникают из информации, то есть из бита.
Так начинается путешествие от простого фрукта к фундаментальным основам реальности. Как может обычное яблоко, которое мы видим каждый день, содержать в себе ключ к пониманию всей Вселенной?
--------------------------------------------------------------------------------
1. Яблоко как хранилище информации
Яблоко — идеальная метафора для этой идеи, поскольку оно исторически и физически ассоциируется с информацией в самых разных ее проявлениях. Согласно лекции, в одном яблоке можно выделить как минимум четыре ключевых типа информации:
* Символическая информация: В библейской традиции яблоко — это плод познания, вкус которого принес человечеству знание о добре и зле.
* Физическая информация: Траектория падения яблока подсказала Исааку Ньютону универсальные законы тяготения, а его искривленная поверхность служит наглядной метафорой для искривленного пространства-времени в теории относительности Эйнштейна.
* Генетическая информация: В семенах яблока записан генетический код — программа, которая определяет структуру и свойства будущих яблонь.
* Энергетическая информация: Калории, содержащиеся в яблоке, описываются как "богатые битами энергии" — это информация, необходимая для функционирования и поддержания жизни нашего тела.
Итак, яблоко буквально наполнено информацией. Но как можно измерить это неуловимое понятие?
--------------------------------------------------------------------------------
2. Что такое "бит"? Атом информации
Бит — это сокращение от "binary digit" (двоичное число) и представляет собой фундаментальную единицу информации. Это система, которая может находиться ровно в одном из двух возможных состояний. Самые простые примеры — это ноль или единица, да или нет, или результат подбрасывания монетки: орёл или решка.
Любая система, имеющая два различимых состояния, содержит один бит информации. Если состояний больше, то и битов больше. Эта зависимость растет логарифмически:
Количество состояний Количество битов
2 (например, 0, 1) 1 бит
4 (например, 00, 01, 10, 11) 2 бита
8 (например, 000, 001, ..., 111) 3 бита
Ключевой вывод из этого сделал физик Рольф Ландауэр, который сформулировал фундаментальный принцип: информация величина физическая. Это означает, что любая физическая система — от атома до галактики — по своей природе является носителем информации.
Так сколько же битов в нашем яблоке?
--------------------------------------------------------------------------------
3. Можно ли сосчитать биты в яблоке?
Может показаться, что раз яблоко состоит из мельчайших частиц, то оно должно содержать бесконечное количество информации. Однако это не так. Законы квантовой механики утверждают, что любая физическая система с конечным объемом и конечной энергией содержит конечное число битов, поскольку в конечном объеме невозможно хранить бесконечное количество различимых состояний.
Каждый атом вносит свой вклад в общий информационный объем яблока:
* Информация о положении и скорости атома занимает всего несколько битов.
* Ядерный спин (внутренняя характеристика ядра атома) хранит один-единственный бит.
Сложив все биты от всех атомов, из которых состоит яблоко, мы получим поразительное, но конечное число. По расчетам лектора, общее количество информации в яблоке составляет несколько миллионов миллиардов миллиардов нулей и единиц.
Но если битов так много, все ли они одинаково важны?
--------------------------------------------------------------------------------
3 минуты
4 ноября 2025