Naukowiec oszacował ilość informacji zawartej w widzialnej materii Wszechświata.

Naukowiec oszacował ilość informacji zawartej w widzialnej materii Wszechświata.

W AIP Advances matematyk z Uniwersytetu w Portsmouth próbuje znaleźć odpowiedź na pytanie, jak wiele istniejącej informacji jest zakodowane w materii i podaje liczbowe oszacowanie ilości tej informacji w całym widzialnym Wszechświecie - około 6 x 10^80 bitów informacji. ENG+TLDR

  •  

    pokaż komentarz

    Naukowcy od dawna podejrzewają istnienie związku między informacją a fizycznym wszechświatem, a różne paradoksy i eksperymenty myślowe są wykorzystywane do badania, jak i dlaczego informacja może być zakodowana w materii fizycznej. Era cyfrowa rozwinęła ten obszar badań, sugerując, że rozwiązanie tych pytań może mieć realne zastosowania w wielu dziedzinach fizyki i informatyki.

    W publikacji AIP Advances matematyk z Uniwersytetu w Portsmouth próbuje rzucić światło na to, jak wiele takiej informacji istnieje, i podaje liczbowe oszacowanie ilości informacji zakodowanej w materii w całym naszym widzialnym wszechświecie - około 6 x 1080 bitów informacji. Chociaż nie jest to pierwsze tego rodzaju oszacowanie, podejście zastosowane w tym badaniu opiera się na teorii informacji.

    "Pojemność informacyjna Wszechświata była przedmiotem debaty przez ponad pół wieku," mówi autor Melvin M. Wopson. "Były różne próby oszacowania zawartości informacji we Wszechświecie, ale w mojej pracy opisuję unikalne podejście, które dodatkowo postuluje, jak wiele informacji można skompresować w pojedynczej cząstce elementarnej".

    Aby dokonać oszacowania, autor wykorzystał teorię informacji Shannona, aby określić ilość informacji zakodowanej w każdej cząstce elementarnej w obserwowalnym Wszechświecie jako 1,509 bitów informacji. Matematyk Claude Shannon, nazywany ojcem ery cyfrowej ze względu na swoje prace w zakresie teorii informacji, zdefiniował tę metodę ilościowego szacowania informacji w 1948 roku.

    "To pierwszy raz, kiedy takie podejście zostało zastosowane do pomiaru zawartości informacji we Wszechświecie i zapewnia klarowne przewidywania liczbowe", powiedział Melvin Wopson. "Nawet jeśli nie jest całkowicie dokładna, numeryczna predykcja otwiera potencjał do eksperymentalnych testów".

    Najnowsze badania rzucają światło na sposoby, jakimi informacja i fizyka oddziałują na siebie, np. jak informacja wydobywa się z czarnej dziury. Jednak dokładne fizyczne znaczenie informacji pozostaje nieuchwytne, ale kilka radykalnych teorii twierdzi, że informacja ma charakter fizyczny i można ją zmierzyć.

    We wcześniejszych badaniach Melvin Wopson postulował, że informacja jest piątym stanem materii obok ciał stałych, cieczy, gazów i plazmy, a nieuchwytna ciemna materia może być informacją. Badania Wopsona obejmowały również wyprowadzenie wzoru, który dokładnie odtwarza dobrze znaną liczbę Eddingtona, czyli całkowitą liczbę protonów w obserwowalnym Wszechświecie.

    (W astrofizyce liczba Eddingtona, NEdd, to liczba protonów w obserwowalnym wszechświecie. Eddington pierwotnie obliczył ją na około 1,57×10^79; obecne szacunki mówią o około 10^80.)

    Termin ten pochodzi od nazwiska brytyjskiego astrofizyka Arthura Eddingtona, który w 1940 roku jako pierwszy zaproponował wartość NEdd i wyjaśnił, dlaczego liczba ta może być ważna dla kosmologii fizycznej i podstaw fizyki.

    Chociaż podejście zastosowane w tej pracy nie uwzględnia antycząstek i neutrin oraz przyjmuje pewne założenia dotyczące transferu i przechowywania informacji, oferuje ono unikalne narzędzie do oszacowania zawartości informacji na cząstkę elementarną. Praktyczne eksperymenty mogą być obecnie wykorzystywane do testowania i udoskonalania tych przewidywań, włączając w to badania mające na celu udowodnienie lub obalenie hipotezy, że informacja jest piątym stanem materii we Wszechświecie.

    źródło: 9696696996969.jpg

    •  

      pokaż komentarz

      @RFpNeFeFiFcL:

      około 6 x 1080 bitów informacji

      Oczywisty błąd, bo zabrakło wykładnika potęgi, chodzi o 6 x 10^80.

      We determined that each particle in the observable universe contains 1.509 bits of information and there are ∼6 × 10^80 bits of information stored in all the matter particles of the observable universe

      Szacujemy, że każda cząstka w obserwowalnym wszechświecie zawiera 1509 bitów informacji, a we wszystkich cząstkach materii obserwowalnego wszechświata jest ∼6 × 10^80 bitów informacji

    •  

      pokaż komentarz

      @marekrz:

      Dzięki za uwagę.
      W opisie dałem ten znak, a w tekście umknął mi się. : )

    •  

      pokaż komentarz

      Trochę ciekawostek:

      Granica [limit?] Bekensteina https://en.wikipedia.org/wiki/Bekenstein_bound)

      Granica Bekensteina ogranicza ilość informacji, którą można przechowywać w przestrzeni kulistej do entropii czarnej dziury o tej samej powierzchni.
      Termodynamika ogranicza możliwość przechowywania danych w systemie na podstawie jego energii, liczby cząstek i trybów pracy cząstek. W praktyce jest to silniejsze ograniczenie niż ograniczenie Bekensteina

      Limit Bremermanna https://en.wikipedia.org/wiki/Bremermann%27s_limit

      Limit Bremermanna jest maksymalną prędkością obliczeniową samowystarczalnego systemu w materialnym wszechświecie i jest oparty na ograniczeniach masy-energii i niepewności kwantowej.

      Zasada Landauera (nie wiem jak te znaki wpisać :( ) https://pl.wikipedia.org/wiki/Zasada_Landauera

      Zasada Landauera mówi, że wymazanie jednego bitu informacji w otoczeniu o temperaturze {\displaystyle T}T wymaga straty (dysypacji) energii (lub wydzielenia ciepła) o wartości co najmniej {\displaystyle kT\ln 2,}{\displaystyle kT\ln 2,} gdzie {\displaystyle k}k – stała Boltzmanna równa 1,38 × 10−23 J/K.

      Inaczej mówiąc, zasada stwierdza, że wymazywanie informacji pociąga wzrost entropii otoczenia o kB ln2 na bit, a więc dyssypację energii.

      W latach 60. Rolf Landauer wykazał, że istnieje fizyczna granica minimalnego wydatku energetycznego koniecznego do wykasowania jednego bitu informacji. Wynosi ona {\displaystyle k\cdot T\cdot \ln 2}{\displaystyle k\cdot T\cdot \ln 2} J, gdzie {\displaystyle k}k jest stałą Boltzmanna, a {\displaystyle T}T temperaturą otoczenia. Oznacza to, że w pewnej chwili w układach klasycznych nie będzie można zmniejszyć produkcji ciepła przez element. Przy rosnącym zagęszczeniu elementów i wzroście częstotliwości taktowania układy te będą produkować coraz więcej ciepła.

      Teoria Margolusa–Levitina

      Określa limit maksymalnej szybkości obliczeniowej na jednostkę energii: 6 × 10^33 operacji na sekundę na 1 dżula.

      GIF

      źródło: c.tenor.com (8.88MB)

    •  

      pokaż komentarz

      @RFpNeFeFiFcL:

      Na początku było SŁOWO ( ͡° ͜ʖ ͡°)

      Oryginalne, greckie sformułowanie „en arche en ho logos” ma znacznie bogatszy sens niż jego polskie tłumaczenie. Arche to nie tylko początek, lecz również zasada, istota rzeczywistości, jej podstawa spajająca pozornie chaotyczne zjawiska w jeden harmonijny świat – kosmos. Logos zaś to nie tylko słowo, lecz także rozum, porządek, miara, sens. Pierwsze zdanie czwartej Ewangelii można więc przetłumaczyć i tak: „Zasadą wszystkiego (u podstawy wszystkiego) jest porządek (miara,sens)”. Niby podobnie, a jednak inaczej.

    •  

      pokaż komentarz

      @RFpNeFeFiFcL: wybacz ale przypomina to wizje pra pra dziadkow na łamach LeFigaro w roku 1910 na temat przyszłości. Nie wiemy i nie możemy ocenic ile jest materii bo do nas jako obserwatorow dociera tylko promieniowanie
      którego emitery rownie dobrze moga nie istniec, ba nawet przesuniecie widma może byc zaburzone zjawiskami zachodzącymi we wszechswiecie. Takie opowiesci to można porownac do Billa i jego "640kB wystarczy"
      Malo tego skoro oszacowano w bitach czyli 0 1 to po zmianie z protonu na foton ile bedzie tej informacji? Albo grawitron grawiton czy jak to sie tam teraz zwie. Albo magneton?
      ile informacji jest w takim zdarzeniu:

      GIF

      źródło: Hubble captures supernova.gif (1.22MB)

    •  

      pokaż komentarz

      Lubie eksperymenty myślowe i teorie kosmogoniczne ale wydaje mi sie ze zbyt wielu odeszlo od racjonalizmu a poszło w totalne gdybanie.
      Jak na razie w poznawaniu tego co dookoła tak najbardziej przeszkadzamy my sami i nasze biologiczne uwarunkowania.
      tu przykład tego co promieniowanie do tej pory umożliwiło nam wyobrazić:
      BTW jak chcesz zważyć coś co sobie wyobrażasz że jest?

      źródło: 4obsewowalny wszechswiat.jpg

    •  

      pokaż komentarz

      @RFpNeFeFiFcL: fajnie, że znowu nadajesz. ( ͡° ͜ʖ ͡°) Dzięki za materiały.

    •  

      pokaż komentarz

      @111aaa111: @tichy_40:

      Dzięki serdeczne za dobre słowo.

      @BionicA:

      Próbowałem przeczytać jak to robił ale zbyt słaby jestem z matematyki nie wspominając o informatyce. (╯︵╰,)

    •  

      pokaż komentarz

      @marekrz: nie chodzi czasem o PÓŁTORA bitu?

    •  

      pokaż komentarz

      @marekrz: homo doctus... wyłapie błąd ale się nie uczepi bo zrozumie o co chodzi

    •  

      pokaż komentarz

      @takJakLubimy: witam w świecie grekofonów ;_) generalnie nie przypadkiem toczono wojny o interpretacje świętych pism

    •  

      pokaż komentarz

      @RFpNeFeFiFcL: Zdefiniuj czym jest informacja? To fizyczna materia? No właśnie... A świadomość czym jest? Fizycznym, mierzalnym zjawiskiem?

    •  

      pokaż komentarz

      @BionicA: No raczej proces ewolucyjny nie adaptuje do najlepszego poznawania obiektywnej prawdy o otaczającej rzeczywistości tylko adaptuje do przetrwania. Jeśli istnieją jakieś fundamentalne prawdy, które nie pokrywają się z adaptacją do przetrwania, lub egzystują równolegle i oddzielnie z adaptacją do przetrwania, to zgodnie z logiką ewolucji - w jaki sposób mamy mieć do nich dostęp przy pomocy adaptacji w jakie wyposażyła nas ewolucja? Ewolucja to gra przetrwania, a nie gra obiektywnego poznania rzeczywistości. Tak jak grając w grę komputerową, nie musisz znać prawdziwej natury pikseli na monitorze ani elektroniki w komputerze - tzw. meta-prawdę. Wystarczy, że znasz zasady funkcjonujące w reprodukowanej przez te urządzenia grze.

    •  

      pokaż komentarz

      @takJakLubimy:

      Na początku było SŁOWO

      A słowo to alegoria nośnika informacji ;)

    •  

      pokaż komentarz

      @RFpNeFeFiFcL: czyli jeśli dobrze rozumiem, to te 6x10^80 to jest taki snapshot, tu i teraz. Nie uwzględnia danych, że tak powiem historycznych, gdzie cząstka była i co robiła w przeszłości.

    •  

      pokaż komentarz

      @takJakLubimy: Czyli inaczej pisząc, jest to literackie przedstawienie źródła wszystkiego co istnieje, bo informacja (w postaci literackiej alegorii słowa) definiuje właściwości fizykochemiczne każdej istniejące materii we wszechświecie. Bez informacji materia nie posiadałaby referencji zasad, które pozwalałyby jej przybrać konkretne kształty.
      Na początku był słowo - a więc istniał czysty nieokreślony potencjał informacji, innymi... słowy :) Być może na poziomie bardziej abstrakcyjnej fizyki kwantowej. Z tego potencjału zrodził się każdy rodzaj materii.

    •  

      pokaż komentarz

      @arkadiusz-dudzik:

      Zdefiniuj czym jest informacja? To fizyczna materia? No właśnie... A świadomość czym jest? Fizycznym, mierzalnym zjawiskiem?

      Trudne pytania na które gdybym miał odpowiedź, to bym dostał ze 3 Noble : )
      Z tego co autor sugeruje, informacja jest pewnym stanem materii

      @el_loco_crooliko:

      czyli jeśli dobrze rozumiem, to te 6x10^80 to jest taki snapshot, tu i teraz.

      Tak dokładnie.
      W abstrakt pisze:

      Pojemność informacyjna Wszechświata jest tematem wielkiej debaty od lat 70. i nadal stymuluje wiele gałęzi badań w fizyce. Tutaj wykorzystaliśmy teorię informacji Shannona do oszacowania ilości zakodowanej informacji we wszelkiej widocznej materii we wszechświecie.

      Osiągnęliśmy to poprzez wyprowadzenie szczegółowego wzoru szacującego całkowitą liczbę cząstek w obserwowalnym wszechświecie, znaną jako liczba Eddingtona, oraz poprzez oszacowanie ilości informacji przechowywanej przez każdą cząstkę na swój temat.

      Ustaliliśmy, że każda cząstka w obserwowalnym Wszechświecie zawiera 1,509 bitów informacji i że jest ∼6 × 10^80 bitów informacji przechowywanych we wszystkich cząstkach materii obserwowalnego Wszechświata.

      Nie uwzględnia danych, że tak powiem historycznych, gdzie cząstka była i co robiła w przeszłości.

      Wątpię aby cząstka gdzieś "zapisywała" swoją historie.

    •  

      pokaż komentarz

      @RFpNeFeFiFcL: i tu jest główny problem, czy cząstka, czy jej składowa, czy kwant energii dowolnej postaci, czy też zaburzenie pola graw lub mag jest informacja. Głupi dysk w pc wykorzystuje talerz magnetyczny gdzie jest albo nie ma pola magnetycznego. Dlaczego nie pole grawitacyjne? I sądzę że cząstki moga zapisywać Informacje w przestrzeni, tu znowu pojawia się teoria fraktalna w tle.
      Dlatego napisałem wcześniej że takie dywagacje można mnożyć w nieskończoność.

    •  

      pokaż komentarz

      Wątpię aby cząstka gdzieś "zapisywała" swoją historie.

      @RFpNeFeFiFcL: ja wierzę w determinizm. Mając taki snapshot możnaby wtedy przeliczyć co się działo w przeszłości i co się będzie działo.

      Inna sprawa, że najmniejszy komputer który byłby to w stanie policzyć w czasie rzeczywistym to sam wszechświat.

      NIE DLA INTERPRETACJI KOPENHASKIEJ!!oneonenoe

    •  

      pokaż komentarz

      Zdefiniuj czym jest informacja? To fizyczna materia? No właśnie... A świadomość czym jest? Fizycznym, mierzalnym zjawiskiem?

      Jakbym miał podać najkrótszą definicję informacji to napisałbym, że to forma różnicowania manifestacji konkretnych form potencjału w otaczającej rzeczywistości. Teoretyczny brak informacji to stan nieokreśloności potencjału - czyli czysty, nieograniczony potencjał bez formy.

      A wracając do analogii "słowa, które stało się ciałem" z religijnej alegorii. Słowo było alegorią przedstawienia informacji. Ciało było alegorią przedstawienia materii. Informacja przekształciła niezdyferencjonowany potencjał rzeczywistości w konkretne manifestacje materii ("fizyczne ciała").
      Fajnie te kwestie są również przedstawione w babijońskim / sumeryjskim micie o stworzeniu świata Enuma Elish. Apsu reprezentował nicość, Tiamat reprezentowała chaos. Chaos to forma czystego, nieograniczonego, nieokreślonego potencjału. Apsu został zgładzony przez młodszych bogów, którzy chcieli uporządkować chaos. Natomiast pośród młodych bogów wyłonił się Marduk, który złapał Tiamat w sieć i podzielił na drobne elementy - inaczej pisząc, uchwycił nieokreślony potencjał i skonceptualizował go w postaci konkretnych manifestacji nieograniczonych form informacji jakie w sobie zawierał. Ci ludzie wcale nie byli tacy głupi jak się wydaje współcześnie wielu osobom. Uchwycili pewne uniwersalne koncepcje w formie literackich metafor na długo przed człowiekiem oświecenia.

    •  

      pokaż komentarz

      6 x 10^80.

      @marekrz: dzięki to jednak ciut inna wielkość na koncu

    •  

      pokaż komentarz

      @RFpNeFeFiFcL: świetnie dobrana grafika do tekstu XD

    •  

      pokaż komentarz

      Mając taki snapshot możnaby wtedy przeliczyć co się działo w przeszłości i co się będzie działo.

      @el_loco_crooliko:

      To już działka innego mojego ulubionego demona :)

      @BionicA:

      Może te 1500 bitów to stan wszystkich składowych jak spin, ładunek, masa itd, itd
      Jak tak i nie zrozumiałem jak on to wyliczył... bom głupi. :(

      @IceGoral:

      świetnie dobrana grafika do tekstu XD

      Mówisz o tej na głównej miniaturce czy tej pod tłumaczeniem? ;)

      .

      GIF

      źródło: c.tenor.com (27KB)

    •  

      pokaż komentarz

      @arkadiusz-dudzik:

      Szacunek za wiedzę, Mirku.
      Mega ciekawy post - dąłem z Twojego pozwolenia do powiązanych.

    •  

      pokaż komentarz

      zaburzenie pola graw lub mag jest informacja. Głupi dysk w pc wykorzystuje talerz magnetyczny gdzie jest albo nie ma pola magnetycznego. Dlaczego nie pole grawitacyjne?

      @BionicA:

      Myślałem nad Twoją ideą o powiązaniu informacji i grawitacji i takie coś znalazłem...

      https://pl.wikipedia.org/wiki/Entropiczna_grawitacja

    •  

      pokaż komentarz

      @el_loco_crooliko: "ja wierzę w determinizm. Mając taki snapshot możnaby wtedy przeliczyć co się działo w przeszłości i co się będzie działo.

      Inna sprawa, że najmniejszy komputer który byłby to w stanie policzyć w czasie rzeczywistym to sam wszechświat.

      NIE DLA INTERPRETACJI KOPENHASKIEJ!!oneonenoe"

      Ale jak pogodzisz determinizm ze spontaniczną kreacją cząstek elementarnych w "zupie kwantowej" ?

      https://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C30242%2Czapytajnaukowca-dlaczego-w-prozni-czastki-powstaja-i-znikaja.html

      Z połowicznym czasem rozpadu, gdzie nie da się określić, która cząstka się rozpadnie, a która nie?

      No i ta nieszczęsna korpuskularno-falowa natura świata. Nie tylko fotonów, ale całego świata. Eksperyment z dwoma szczelinami pokazuje wzór referencyjny dla cząstek znacznie masywniejszych niż fotony, czy elektrony. Czyli czasem cząstka spadnie tu, a czasem tam i nie przewidzisz!

      https://mlodytechnik.pl/eksperymenty-i-zadania-szkolne/fizyka/30158-w-sercu-mechaniki-kwantowej

      Najprawdopodobniej nie da się tego, co proponujesz policzyć, nawet na komputerze dowolnej wielkości, ponieważ te procesy są z gruntu nieprzewidywalne.

      https://www.rp.pl/publicystyka/art996581-dr-hab-andrzej-dragan-kwanty-czyli-zamknij-sie-i-licz

      Co prawda wspomniany w tekście z rzepy: "Na przykład Roger Penrose ma własną. Tyle, że on w ogóle nie wierzy w teorię kwantową. On lubi wszelkie nieortodoksyjne pomysły, ale nie wierzy w nieprzewidywalność zjawisk. Twierdzi, że dotychczasowe ustalenia są tylko tymczasowe, a kiedyś zrozumiemy rzeczywistość w całości i będziemy musieli obecne ustalenia reinterpretować. Według niego grawitacja w teorii kwantowej gra jakąś ważną rolę, a jej istnienie powoduje, że determinizm się indukuje w tych niedeterministyczny prawach. Uważa, że istnienie pola grawitacyjnego wywiera wpływ na to, że w pojedynczych eksperymentach następuje przeważenie szal i otrzymujemy taki, a nie inny wynik. Ciekawy pomysł, choć póki co żaden eksperyment go nie potwierdza"

      Żaden eksperyment nie potwierdza.

      Więc wiara Twoja i Rogera mogą być słuszne, ale w świetle badań naukowych na razie nie są.

    •  

      pokaż komentarz

      Ale jak pogodzisz determinizm ze spontaniczną kreacją cząstek elementarnych w "zupie kwantowej" ?

      @Mithor: tyle mogę na ten temat powiedzieć

      źródło: youtube.com

    •  

      pokaż komentarz

      @el_loco_crooliko: "tyle mogę na ten temat powiedzieć"

      Zaplułem. Ekran. Zupą.

      pokaż spoiler Głęboki dystans do siebie. Szacunek!

  •  

    pokaż komentarz

    Był kiedyś taki kawał, że na Ziemię przylecieli kosmici, żeby skopiować do archiwum ziemskie biblioteki. Wszyscy byli ciekawi jak zapiszą tę ilość informacji, kosmici policzyli, policzyli, a potem przycięli kij na odpowiednią długość, ułamek stanowił zapis informacji. Przykładowo 73/149 to
    0.48993288590604026845637583892617449664429530201342281879194630872483221476510067114093959731543624161073825503355704697986577181208053691275167785234899328859060402684563758389261744966442953020134228
    Więc dobierając odpowiednio liczby można ułamkiem zapisać długi ciąg znaków.

  •  

    pokaż komentarz

    Idzie to zgrać na takiego pendrajwa z mediamarkt?

  •  

    pokaż komentarz

    temat ktory mnie fascynuje ale szczerze to polowy co najmniej nie rozumiem (i mowie tutaj o podsumowaniu z komentarza, nie o oryginalnym artykule :)

    •  

      pokaż komentarz

      @nilfheimsan:

      W tym "BONUS PACK" dla mnie naczekawszy jest Limit Bekensteina.

      O ile dobrze zrozumiałem:

      W fizyce granica Beckensteina to górna granica entropii S, lub ilość informacji I, która może być zawarta w danym skończonym obszarze przestrzeni, który ma skończoną ilość energii; lub, z drugiej strony, maksymalna ilość informacji potrzebna do doskonałego opisania danego systemu fizycznego aż do poziomu kwantowego.

      Wynika z tego, że informacja o układzie fizycznym, lub informacja potrzebna do jego idealnego opisu, musi być skończona, jeśli układ zajmuje skończoną przestrzeń i ma skończoną energię.

      Z punktu widzenia informatyki oznacza to, że istnieje maksymalna szybkość przetwarzania informacji (opisany w tym samym wątku limit Bremermanna) dla systemu fizycznego, który ma skończony rozmiar i energię, oraz że maszyna Turinga o skończonym rozmiarze fizycznym i nieograniczonej pamięci jest fizycznie nierealna.

      [Zastanawiam się czy to nie jest zatruty sztylet w plecy mojego ulubionego demona który co 2-3 lata zmartwychwstaje, a potem znów zostaje zabity i pogrzebany : ( : ( #pdk ]

      Beckenstein pokazał, że maksymalna entropia związana z ciałem jest osiągana, gdy zamienia się ono w czarną dziurę.

      Innymi słowy, po osiągnięciu granicy Beckensteina nośnik informacji ulega kolapsowi grawitacyjnemu, zamieniając się w czarną dziurę.

      źródło: upload.wikimedia.org

  •  

    pokaż komentarz

    "Profesor A. Dońda" Lema się kłania. Wykop oczywiście.