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Se l’universo fosse una gigantesca simulazione al computer, quanti bit sarebbero necessari per eseguirlo?

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Il cosmo visibile può contenere circa 6 x 10^80 – o 600 milioni di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni di trilioni – bit di informazioni, secondo una nuova stima.

I risultati potrebbero avere implicazioni per la possibilità speculativa che l’universo sia in realtà una gigantesca simulazione al computer.

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Alla base del numero sbalorditivo c’è un’ipotesi ancora più strana. Sei decenni fa, il fisico tedesco-americano Rolf Landauer ha proposto un tipo di equivalenza tra informazione ed energia, poiché la cancellazione di un bit digitale in un computer produce una piccola quantità di calore, che è una forma di energia.

A causa della famosa equazione di Albert Einstein E = mc^2, che dice che energia e materia sono forme diverse l’una dell’altra, Melvin Vopson, fisico dell’Università di Portsmouth in Inghilterra, in precedenza aveva ipotizzato che potesse esistere una relazione tra informazione, energia e massa.

“Usando il principio di equivalenza massa-energia-informazione, ho ipotizzato che l’informazione potesse essere una forma dominante di materia nell’universo”, ha detto a WordsSideKick.com. “Le informazioni potrebbero anche spiegare la materia oscura, la misteriosa sostanza che costituisce la stragrande maggioranza della materia nel cosmo”, ha aggiunto.

Quanti bit informativi ci sono nell’universo?

Vopson ha deciso di determinare la quantità di informazioni in una singola particella subatomica, come un protone o un neutrone. Tali entità possono essere completamente descritte da tre caratteristiche di base: la loro massa, la loro carica e la rotazione, ha detto.

“Queste proprietà rendono le particelle elementari distinguibili l’una dall’altra e potrebbero essere considerate ‘informazioni'”, ha aggiunto.

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L’informazione ha una definizione specifica data per la prima volta dal matematico e ingegnere americano Claude Shannon in un rivoluzionario articolo del 1948 intitolato ” A Mathematical Theory of Communication”. Osservando la massima efficienza con cui le informazioni potrebbero essere trasmesse, Shannon ha introdotto il concetto di bit.

“Questo può avere un valore di 0 o 1 e viene utilizzato per misurare unità di informazioni, proprio come la distanza viene misurata in piedi o metri o la temperatura viene misurata in gradi”, ha detto Vopson.

Utilizzando le equazioni di Shannon, Vopson ha calcolato che un protone o un neutrone dovrebbe contenere l’equivalente di 1.509 bit di informazioni codificate. Vopson ha quindi derivato una stima per il numero totale di particelle nell’universo osservabile – circa 10^80, che concorda con le stime precedenti – per determinare il contenuto totale di informazioni del cosmo. Le sue scoperte sono apparse sulla rivista AIP Advances.

“Anche se il numero risultante è enorme, non è ancora abbastanza grande da spiegare la materia oscura nell’universo”, ha detto Vopson. Nel suo lavoro precedente, ha stimato che per farlo sarebbero stati necessari circa 10^93 bit di informazioni – un numero 10 trilioni di volte maggiore di quello che ha ricavato.

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“Il numero che ho calcolato è più piccolo di quanto mi aspettassi”, ha affermato, aggiungendo che non è sicuro del perché. Potrebbe essere che le cose importanti non fossero spiegate nei suoi calcoli, che si concentravano su particelle come protoni e neutroni ma ignoravano entità come elettroni, neutrini e quark, poiché, secondo Vopson, solo i protoni e i neutroni possono memorizzare informazioni su se stessi.

Ammette che è possibile che l’ipotesi sia sbagliata e forse anche altre particelle possono memorizzare informazioni su se stesse.

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“Questo potrebbe essere il motivo per cui i suoi risultati sono così diversi dai calcoli precedenti delle informazioni totali dell’universo, che tendono ad essere molto più elevate”, ha affermato Greg Laughlin, un astronomo della Yale University che non è stato coinvolto nel lavoro.

“È come ignorare non una specie di elefante nella stanza, ma i 10 miliardi di elefanti nella stanza”, ha affermato Laughlin, riferendosi alle molte particelle non considerate nella nuova stima.

“Sebbene tali calcoli potrebbero non avere applicazioni immediate, potrebbero essere utili a coloro che ipotizzano che il cosmo visibile sia, in realtà, una gigantesca simulazione al computer”, ha detto Laughlin. “Questa cosiddetta ipotesi di simulazione è un’idea davvero affascinante”, ha aggiunto.

“Calcolare il contenuto delle informazioni – fondamentalmente il numero di bit di memoria che sarebbero necessari per far funzionare l’universo – è interessante”, sostiene.

Ma, per il momento, l’ipotesi di simulazione rimane una mera ipotesi. “Non c’è modo di sapere se sia vero”, ha concluso Laughlin.

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