عالم الفيزياء بجامعة بورتسموث د. اقترح ملفين ووبسون قانونًا جديدًا للفيزياء يمكن أن يدعم النظرية القائلة بأن كوننا هو حقيقة مقلدة. وبالاعتماد على مجال فيزياء المعلومات، يقترح أن الواقع المادي يتكون من أجزاء من المعلومات. وتشير أحدث أبحاثه إلى أن هذا القانون الجديد، المبني على مبادئ الديناميكا الحرارية وديناميكيات المعلومات، له آثار على علم الأحياء والفيزياء النووية وعلم الكونيات.
تستكشف دراسة جديدة فرضية محاكاة الكون وآثارها على العلوم والتكنولوجيا.
أ جامعة بورتسموث قام الفيزيائي بالتحقيق فيما إذا كان قانون الفيزياء الجديد يمكن أن يدعم النظرية التي نوقشت كثيرًا والتي تقول إننا مجرد أوعية في عالم افتراضي متقدم.
فرضية الكون المحاكي هي أن ما يعيشه البشر هو في الواقع واقع اصطناعي، مثل محاكاة الكمبيوتر، حيث يتم خلقهم أنفسهم.
تحظى النظرية بشعبية كبيرة بين العديد من الأشخاص المعروفين، بما في ذلك إيلون ماسك، وتقع ضمن فرع من العلوم يسمى فيزياء المعلومات، والذي ينص على أن الواقع المادي يتكون بشكل أساسي من أجزاء من المعلومات.
دكتور. اختراعات ووبسون المذهلة
يتمتع الدكتور ووبسون بتاريخ من الأبحاث الرائدة. وقد نشر سابقًا دراسة توضح أن المعلومات لها كتلة وأن جميع الجسيمات الأولية – أصغر وحدات البناء المعروفة في الكون – تخزن معلومات عن نفسها، تمامًا مثل البشر. الحمض النووي.
وفي عام 2022، يكتشف قانونًا جديدًا في الفيزياء يساعد على التنبؤ بالتغيرات الجينية في الكائنات الحية، بما في ذلك الفيروسات، وتحديد عواقبها المحتملة.
وهو يستند إلى القانون الثاني للديناميكا الحرارية، الذي ينص على أن الإنتروبيا – مقدار الفوضى في نظام معزول – لا يمكن إلا أن تزيد أو تبقى كما هي.
توقع الدكتور ووبسون أن الإنتروبيا في أنظمة المعلومات ستزداد أيضًا بمرور الوقت، ولكن عند دراسة تطور هذه الأنظمة أدرك أنها إما ثابتة أو متناقصة. عندها أسس القانون الثاني لديناميات المعلومات، أو الديناميكا المعلوماتية، والذي كان له تأثير كبير على البحث الجيني ونظرية التطور.
التطبيقات والآثار
ورقة جديدة نشرت في 6 أكتوبر تقدم AIPيستكشف الآثار العلمية للقانون الجديد في العديد من الأنظمة والسياقات الفيزيائية، بما في ذلك علم الأحياء والفيزياء النووية وعلم الكونيات.
“ما أريد القيام به بعد ذلك هو اختبار القانون ومعرفة ما إذا كان بإمكاني دعم فرضية المحاكاة بشكل أكبر من خلال نقلها من عالم الفلسفة إلى العلوم السائدة.”
— دكتور. ملفين ووبسون، المدرسة الجامعية للرياضيات والفيزياء
دكتور من كلية الرياضيات والفيزياء بالجامعة. قال وبسون: «علمت حينها أن لهذا الكشف آثارًا بعيدة المدى في العديد من المجالات العلمية المختلفة.
“ما أريد القيام به بعد ذلك هو اختبار القانون ومعرفة ما إذا كان بإمكاني دعم فرضية المحاكاة بشكل أكبر من خلال نقلها من عالم الفلسفة إلى العلوم السائدة.”
تشمل النتائج الرئيسية ما يلي:
- النظم البيولوجية: يتحدى القانون الثاني للديناميكا المعلوماتية الفهم التقليدي للطفرات الجينية، التي تتبع نمطًا تحكمه الإنتروبيا المعلوماتية. ولهذا الاكتشاف آثار عميقة في مجالات مثل البحث الجيني، وعلم الأحياء التطوري، والعلاجات الجينية، وعلم الصيدلة، وعلم الفيروسات، ومراقبة الأوبئة.
- فيزياء نووية: تشرح هذه الورقة سلوك الإلكترونات في الذرات متعددة الإلكترونات، وتقدم نظرة ثاقبة لظواهر مثل قانون هانت؛ يقول أن الكلمة ذات السعة الأعلى هي الأقل في الطاقة. ترتب الإلكترونات نفسها بطرق تقلل من إنتروبيا المعلومات الخاصة بها، مما يسلط الضوء على استقرار الفيزياء النووية والكيمياء.
- علم الكونيات: تبين أن القانون الثاني للديناميكا المعلوماتية هو مطلب كوني، مع تطبيق اعتبارات الديناميكا الحرارية على الكون المتوسع بشكل ثابت مما يدعم صحته.
وأوضح الدكتور ووبسون: “تقدم الورقة أيضًا تفسيرًا لتوزيع التماثل في الكون”.
“تلعب نظريات التناظر دورًا مهمًا فيما يتعلق بقوانين الطبيعة، ولكن حتى الآن لم يكن هناك تفسير يذكر لسبب ذلك. وتوضح النتائج التي توصلت إليها أن التناظر العالي يتوافق مع حالة إنتروبيا معلوماتية منخفضة، وهو ما يفسر إرادة الطبيعة”.
“هذا النهج، حيث تتم إزالة المعلومات الزائدة عن الحاجة، يشبه عملية إزالة الكمبيوتر أو ضغط التعليمات البرمجية المهملة لتوفير مساحة التخزين وتحسين استهلاك الطاقة. والنتيجة تدعم فكرة أننا نعيش في محاكاة.
يربط المعلومات بنسيج الكون
دكتور. تشير أبحاث ووبسون السابقة إلى أن المعلومات هي لبنة البناء الأساسية للكون وأن لها كتلة فيزيائية. ويشير إلى أن المعلومات قد تكون المادة المظلمة المراوغة التي تشكل ما يقرب من ثلث الكون، وهو ما يسميه مبدأ توازن المعلومات بين الكتلة والطاقة.
ويرى البحث أن القانون الثاني للديناميكا المعلوماتية يدعم هذا المبدأ، مؤكدا فكرة أن المعلومات هي جسم مادي يساوي الكتلة والطاقة.
وقال الدكتور هانز: “الخطوات التالية لاستكمال هذه الدراسات تتطلب اختبارات تجريبية”. قال وبسون.
“سيكون هناك طريق محتمل لقد تم تصميم تجربتي العام الماضي لتأكيد الحالة الخامسة للمادة في الكون – وتغيير الفيزياء كما نعرفها – باستخدام تصادمات الجسيمات مع الجسيمات المضادة.”
ملحوظة: ميلفين م. ووبسون، 6 أكتوبر 2023، “القانون الثاني للديناميكا المعلوماتية وآثاره على فرضية محاكاة الكون” تقدم AIP.
دوى: 10.1063/5.0173278
