物理學(xué)家說(shuō)，宇宙“可疑地”像一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬

長(zhǎng)期以來(lái)，我們一直理所當(dāng)然地認(rèn)為重力是基本的自然的力量– 將宇宙縫合在一起的無(wú)形線之一。但假設(shè)這不是真的。假設(shè)萬(wàn)有引力定律只是更基本的東西的回聲：宇宙在類似計(jì)算機(jī)的代碼下運(yùn)行的副產(chǎn)品。

這就是我最新研究的前提，發(fā)表在《AIP Advances》雜志上.它表明，引力不是一種將物體相互吸引的神秘力量，而是自然信息定律的產(chǎn)物，我稱之為信息動(dòng)力學(xué)第二定律。

這個(gè)概念似乎是科幻小說(shuō)，但卻是建立在物理學(xué)基礎(chǔ)上的，并有證據(jù)表明宇宙似乎像計(jì)算機(jī)模擬一樣可疑地運(yùn)作。

在數(shù)字技術(shù)中，一直到手機(jī)中的應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)空間世界，效率是關(guān)鍵。計(jì)算機(jī)一直在壓縮和重組其數(shù)據(jù)以節(jié)省內(nèi)存和計(jì)算機(jī)能力。也許宇宙中也發(fā)生了同樣的事情？

信息論是對(duì)信息量化、存儲(chǔ)和通信的數(shù)學(xué)研究，可以幫助我們理解正在發(fā)生的事情。原來(lái)由數(shù)學(xué)家 Claude Shannon 開(kāi)發(fā)，它在物理學(xué)中越來(lái)越受歡迎，并被用于越來(lái)越多的研究領(lǐng)域。

在2023 論文，我用信息論提出了我的第二定律信息動(dòng)力學(xué)。

它規(guī)定，在任何給定的封閉信息系統(tǒng)中，信息“熵”或信息雜亂的程度都必須減少或保持靜態(tài)。這與流行的第二定律熱力學(xué)，它決定了物理熵或無(wú)序總是增加。

取一杯冷卻杯咖啡.能量從熱流向冷，直到咖啡的溫度與房間的溫度相同并且其能量最小——這種狀態(tài)稱為熱平衡。此時(shí)系統(tǒng)的熵是最大值——所有分子都最大地分布，具有相同的能量。這意味著液體中每個(gè)分子的能量擴(kuò)散減少。

如果根據(jù)每個(gè)分子的能量來(lái)考慮其信息內(nèi)容，那么在開(kāi)始時(shí)，在一杯熱咖啡中，信息熵是最大的，而在平衡時(shí)，信息熵是最小的。這是因?yàn)閹缀跛蟹肿佣继幱谙嗤哪芗?jí)，在信息信息中成為相同的字符。因此，當(dāng)熱平衡時(shí)，不同可用能量的分布會(huì)減少。

但是，如果我們只考慮位置而不是能量，那么當(dāng)粒子在太空中隨機(jī)分布時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)很多信息混亂——跟上它們的速度所需的信息是相當(dāng)大的。然而，當(dāng)它們?cè)谝ο抡显谝黄饡r(shí)，就像行星、恒星和星系一樣，信息會(huì)變得緊湊，更容易管理。

在仿真中，當(dāng)系統(tǒng)試圖更高效地運(yùn)行時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。因此，在引力影響動(dòng)的物質(zhì)根本不需要是力的結(jié)果。也許這是宇宙壓縮它必須處理的信息的方式的一個(gè)函數(shù)。

在這里，空間不是連續(xù)和平滑的。空間由微小的信息“單元”組成，類似于照片中的像素或計(jì)算機(jī)游戲屏幕上的方塊。每個(gè)細(xì)胞中都有關(guān)于宇宙的基本信息——比如說(shuō)，一個(gè)粒子在哪里——所有這些都被聚集在一起，構(gòu)成了宇宙的結(jié)構(gòu)。

如果在此空間內(nèi)放置項(xiàng)目，系統(tǒng)將變得更加復(fù)雜。但是，當(dāng)所有這些項(xiàng)目組合在一起成為一個(gè)項(xiàng)目而不是多個(gè)項(xiàng)目時(shí)，信息又變得簡(jiǎn)單了。

在這種觀點(diǎn)下，宇宙自然而然地傾向于尋求處于那些最小信息熵的狀態(tài)。真正的問(wèn)題是，如果你計(jì)算數(shù)字，這種簡(jiǎn)單化趨勢(shì)產(chǎn)生的熵“信息力”完全等同于牛頓萬(wàn)有引力定律。如我的論文所示.

該理論建立在早期對(duì)“熵引力”的研究之上，但更進(jìn)一步。在將信息動(dòng)力學(xué)與引力聯(lián)系起來(lái)的過(guò)程中，我們得出了一個(gè)有趣的結(jié)論，即宇宙可能在某種宇宙軟件上運(yùn)行。在人工宇宙中，最高效率規(guī)則是預(yù)期的。對(duì)稱性是意料之中的。壓縮是預(yù)期的。

而定律——即引力——將有望從這些計(jì)算規(guī)則中出現(xiàn)。

我們可能還沒(méi)有明確的證據(jù)表明我們生活在模擬中。但是我們看得越深，我們的宇宙似乎就越像計(jì)算過(guò)程.

梅爾文·沃普森， 物理學(xué)副教授，樸茨茅斯大學(xué)

本文轉(zhuǎn)載自對(duì)話根據(jù) Creative Commons 許可。閱讀原創(chuàng)文章.

寶寶起名 起名