Wissenschaftler haben lange Zeit einen Zusammenhang zwischen Informationen und dem physikalischen Universum vermutet. Dabei wurden viele Paradoxa und Gedankenexperimente genutzt, um zu ergründen, wie oder warum Informationen in physikalischer Materie enkodiert sein könnten. Das Digitalzeitalter brachte dieses Forschungsgebiet nach vorne und es spricht dafür, dass die Lösung dieser Fragen sinnvolle Anwendungen in verschiedenen Bereichen der Physik und Computerwissenschaft haben könnte.
Im Journal AIP Advances versucht ein Forscher der University of Portsmouth Licht darauf zu werfen, wie viele Informationen es dort draußen gibt. Er präsentiert eine numerische Schätzung der Menge an enkodierten Informationen in der gesamten sichtbaren Materie im Universum: Etwa 6*1080 Bits. Dies ist nicht die erste Schätzung dieser Art; der Ansatz dieser Studie stützt sich auf die Informationstheorie.
“Der Informationsgehalt des Universums ist seit mehr als einem halben Jahrhundert Gegenstand von Debatten”, sagte der Autor Melvin M. Vopson. “Es gab verschiedene Ansätze, um den Informationsgehalt des Universums zu schätzen, aber in dieser Studie beschreibe ich einen einzigartigen Ansatz, der zusätzlich postuliert, wie viele Informationen in ein einziges Elementarteilchen komprimiert sein könnten.”
Um die Schätzung vorzunehmen, nutzte der Autor Shannons Informationstheorie zur Quantifizierung der Informationsmenge, die in jedem Elementarteilchen im beobachtbaren Universum enkodiert ist: 1.509 Bits. Der Mathematiker Claude Shannon wird aufgrund seiner Arbeiten zur Informationstheorie als Vater des Digitalzeitalters bezeichnet. Er definierte diese Methode zur Quantifizierung von Informationen im Jahr 1948.
“Es ist das erste Mal, dass dieser Ansatz für die Messung des Informationsgehalts des Universums herangezogen wurde und er liefert eine klare numerische Vorhersage”, sagte Vopson. “Sogar, wenn er nicht ganz exakt ist, bietet die numerische Vorhersage einen potenziellen Weg in Richtung experimenteller Überprüfungen.”
Neue Studien werfen Licht auf die Wege, wie Informationen und die Physik interagieren, etwa wie Informationen ein Schwarzes Loch verlassen. Zwar bleibt die genaue physikalische Signifikanz der Informationen unklar, aber mehrere radikale Theorien besagen, dass Informationen physikalisch sind und gemessen werden können.
In früheren Studien vermutete Vopson, dass die Information ein fünfter Materiezustand neben fest, flüssig, gasförmig und Plasma ist und dass die schwer nachweisbare Dunkle Materie Information sein könnte. Vopsons Studie umfasste auch Ableitungen einer Formel, die die gut bekannte Eddingtonzahl präzise reproduziert – das ist die Gesamtzahl aller Nukleonen im beobachtbaren Universum.
Obwohl der Ansatz in dieser Studie keine Antiteilchen und Neutrinos berücksichtigt und bestimmte Vermutungen über den Informationsaustausch und deren Speicherung anstellt, bietet er ein einzigartiges Hilfsmittel zur Schätzung des Informationsgehalts pro Elementarteilchen. Praktische Experimente können jetzt genutzt werden, um diese Vorhersagen zu prüfen und einzugrenzen, darunter Projekte um die Hypothese zu beweisen oder zu widerlegen, dass Informationen den fünften Materiezustand im Universum darstellen.
(THK)
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