Przez wieki grawitacja była rozumiana przez soczewkę fizyki klasycznej, zaczynając od pomysłu Newtona, że obiekty ciągną się na siebie, a później udoskonalone przez teorię Einsteina, że masa wygina przestrzeń i czas. Jednak pomimo tych postępów podstawowe pytanie pozostaje bez odpowiedzi: dlaczego obiekty z masą w ogóle się przyciągają? Odważne nowe badanie może dać odpowiedź nie z tradycyjnej fizyki, ale ze świata informacji i obliczeń.
Dr Melvin Vopson z University of Portsmouth sugeruje, że grawitacja może nie być podstawową siłą natury, ale coś, co dzieje się z powodu zachowania informacji we wszechświecie. Jego badanie, opublikowane w czasopiśmie naukowym AIP Advances, przedstawia ideę, że grawitacja jest wynikiem zmniejszenia zaburzenia informacyjnego, podobnie jak systemy komputerowe próbują skutecznie przechowywać dane. „Grawitacja nie jest siłą fundamentalną, ale raczej manifestacją kompresji danych w dyskretnej tkaninie czasoprzestrzennej”, powiedział dr Vopson.
Wyniki otwierają oczy. Korzystając z pomysłów z teorii informacji – dziedziny, która bada sposób, w jaki dane są mierzone i przesyłane w systemach takich jak komputery i sieci komunikacyjne – DR. Vopson pokazuje, że grawitacja może być spowodowana naturalnym dążeniem do uproszczenia i organizowania informacji. Gdy cząstki są losowo rozproszone, system utrzymuje więcej zaburzeń informacyjnych. Ale kiedy te cząstki się łączą, system staje się bardziej uporządkowany. Mówiąc prosto, grawitacja może być sposobem natury na bardziej staranne zorganizowanie przechowywania danych.
Pomysł ten zależy od kluczowego założenia: przestrzeń i czas nie są gładkie i ciągłe, ale wykonane z drobnych elementów składowych, podobnych do pikseli na ekranie. Każdy z tych elementów składowych lub „komórek” zawiera informacje. W związku z tym zmienia się informacje przechowywane w tych komórkach. Zgodnie z regułami dynamiki informacji – badaniem, w jaki sposób informacje zmieniają się informacje i zachowują się w różnych systemach – system będzie próbował obniżyć swoje zaburzenie informacyjne poprzez połączenie cząstek. „O wiele bardziej obliczeniowo jest skuteczne do śledzenia i obliczania lokalizacji i pędu – to znaczy pozycja i ruch – jednego obiektu w przestrzeni niż wielu obiektów” – wyjaśnił dr Vopson.
Aby to wyjaśnić, badanie wykorzystuje prosty przykład z dwuwymiarową siatką. Wyobraź sobie, że losowo umieszczasz cztery cząsteczki na tej siatce. Z czasem zbliżają się do siebie i łączą się w jeden obiekt w środku, obniżając ilość zaburzenia w systemie informacyjnym. Ten przykład pasuje do tego, co widzimy we wszechświecie, gdzie rozproszona materia naturalnie tworzy gwiazdy, planety i galaktyki.
Oznacza to, że grawitacja może nie łączyć przedmiotów w sposób, w jaki zwykle myślimy. Zamiast tego cząstki przestawiają się, aby zmniejszyć zaburzenia w informacji przechowywanych w przestrzeni. Jeśli jest to poprawne, obsługuje również szerszy pomysł: że wszechświat może zachowywać się jak kod działający komputer. W tym modelu grawitacja nie jest tajemnicą, ale wbudowaną zasadą, która pomaga systemowi działać płynniej. Jak ujął to dr Vopson, „grawitacja jest po prostu kolejnym mechanizmem optymalizacji w procesie obliczeniowym, który odgrywa rolę w zmniejszaniu mocy obliczeniowej i kompresji”.
Teoria dr Vopsona łączy także fizykę klasyczną – tradycyjne rozumienie ruchu, sił i energii – ze świeżym sposobem, pokazując, jak zarówno mogą wynikać z tych samych zasad informacyjnych. Udaje mu się nawet odtworzyć prawo grawitacji Newtona za pomocą tylko tych zasad opartych na informacjach, sugerując, że to, co nazywamy grawitacją, może być wynikiem głębszych procesów informacyjnych.
To nowe podejście nie wyrzuca wszystkiego, co wiemy z nauki, ale dodaje do niego nową warstwę. Gdy więcej badaczy badają, w jaki sposób obliczanie – wykorzystanie algorytmów i systemów logicznych – i teoria informacji odnoszą się do praw natury, kierunek ten może doprowadzić nas do lepszego zrozumienia rzeczywistości – takiej, w której fizyka i informacje są ściśle powiązane.
Referencje dziennika
Vopson MM „Czy grawitacja jest dowodem wszechświata obliczeniowego?” AIP Advances, 2025; 15 (4): 045035. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0264945
O autorze
Dr Melvin Vopson jest fizykiem i starszym wykładowcą na University of Portsmouth w Wielkiej Brytanii. Z tą fizyki eksperymentalnej i teoretycznej, jego badania obejmują naukę materialną, termodynamikę i teorię informacji. Dr Vopson jest najbardziej znany z wprowadzenia pojęcia zasady równoważności masy i energii – ramy, ramy sugerujące, że informacje mają fizyczną obecność porównywalną z masą i energią. Jego ostatnie prace bada, w jaki sposób zasady informacyjne mogą wyjaśniać podstawowe siły, takie jak grawitacja, oferując nowy wgląd w naturę rzeczywistości. Przyczynił się również do badań drugiego prawa dynamiki informacji, dodatkowo łącząc zachowania danych z systemami fizycznymi. Oprócz badań akademickich dr Vopson pracował w branży i jest znany ze swojej zdolności do wypełnienia abstrakcyjnych koncepcji teoretycznych z realistycznymi implikacjami. Jest orędownikiem wokalowym oglądania wszechświata poprzez obiektyw obliczeń i informacji.
