Η ολογραφική σκοτεινή πληροφορία Energy παίρνει την ψήφο μου για τον καλύτερο συνδυασμό θεωρητικών εννοιών που εκφράζονται με τον μικρότερο αριθμό λέξεων - και απλώς για να το κρατήσω ενδιαφέρον, αφορά κυρίως την εντροπία.
Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής απαιτεί ότι η εντροπία ενός κλειστού συστήματος δεν μπορεί να μειωθεί. Έτσι, ρίξτε ένα κομμάτι πάγου σε ένα ζεστό λουτρό και ο δεύτερος νόμος απαιτεί να λιώσει ο πάγος και να κρυώσει το νερό του λουτρού - μετακινώντας το σύστημα από μια κατάσταση θερμικής ανισορροπίας (χαμηλή εντροπία) προς μια κατάσταση θερμικής ισορροπίας (υψηλή εντροπία). Σε ένα απομονωμένο σύστημα (ή ένα απομονωμένο λουτρό) αυτή η διαδικασία μπορεί να κινηθεί μόνο προς μία κατεύθυνση και είναι μη αναστρέψιμη.
Μια παρόμοια ιδέα υπάρχει στη θεωρία της πληροφορίας. Σύμφωνα με την αρχή του Landauer, κάθε λογικά μη αναστρέψιμη χειραγώγηση πληροφοριών, όπως η διαγραφή ενός bit πληροφοριών, ισοδυναμεί με αύξηση της εντροπίας.
Έτσι, για παράδειγμα, εάν συνεχίζετε να φωτοτυπείτε τη φωτοτυπία που μόλις φτιάξατε από μια εικόνα, οι πληροφορίες σε αυτήν την εικόνα υποβαθμίζονται και τελικά χάνονται. Ωστόσο, σύμφωνα με την αρχή του Landauer, οι πληροφορίες δεν χάνονται τόσο πολύ, όσο μετατρέπονται σε ενέργεια που εξαφανίζεται από την αμετάκλητη πράξη αντιγραφής ενός αντιγράφου.
Μεταφράζοντας αυτή τη σκέψη σε μια κοσμολογία, ο Gough προτείνει ότι καθώς το σύμπαν επεκτείνεται και η πυκνότητα μειώνεται, διαδικασίες πλούσιες σε πληροφορίες όπως ο σχηματισμός αστεριών επίσης μειώνονται. Ή για να το θέσουμε με πιο συμβατικούς όρους - καθώς το σύμπαν επεκτείνεται, η εντροπία αυξάνεται αφού η ενεργειακή πυκνότητα του σύμπαντος διαχέεται σταθερά σε μεγαλύτερο όγκο. Επίσης, υπάρχουν λιγότερες ευκαιρίες για τη βαρύτητα να δημιουργήσει διεργασίες χαμηλής εντροπίας όπως ο σχηματισμός αστεριών.
Έτσι, σε ένα επεκτεινόμενο σύμπαν υπάρχει απώλεια πληροφοριών - και σύμφωνα με την αρχή του Landauer, αυτή η απώλεια πληροφοριών θα πρέπει να απελευθερώνει διασκορπισμένη ενέργεια - και ο Gough ισχυρίζεται ότι αυτή η διασκορπισμένη ενέργεια αντιπροσωπεύει τη σκοτεινή ενεργειακή συνιστώσα του τρέχοντος τυπικού μοντέλου του σύμπαντος.
Υπάρχουν ορθολογικές αντιρρήσεις για αυτήν την πρόταση. Η αρχή του Landauer είναι πραγματικά μια έκφραση εντροπίας σε συστήματα πληροφοριών - τα οποία μπορούν να μοντελοποιηθούν μαθηματικά σαν ήταν θερμοδυναμικά συστήματα. Είναι ένας τολμηρός ισχυρισμός ότι το ότι έχει φυσική πραγματικότητα και η απώλεια πληροφοριών απελευθερώνει ενέργεια - και δεδομένου ότι η αρχή του Landauer το εκφράζει ως θερμική ενέργεια, δεν θα ήταν τότε ανιχνεύσιμο (δηλαδή όχι σκοτεινό);
Υπάρχουν κάποια πειραματικά στοιχεία για την απώλεια πληροφοριών που απελευθερώνει ενέργεια, αλλά αναμφισβήτητα είναι απλώς μετατροπή μιας μορφής ενέργειας σε άλλη - η πτυχή της απώλειας πληροφοριών απλώς αντιπροσωπεύει τη μετάβαση από χαμηλή σε υψηλή εντροπία, όπως απαιτείται από τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής. Η πρόταση του Gough απαιτεί να εισάγεται η «νέα» ενέργεια στο σύμπαν από το πουθενά - αν και για να είναι δίκαια, αυτό απαιτεί και η τρέχουσα βασική υπόθεση σκοτεινής ενέργειας.
Παρ 'όλα αυτά, ο Gough ισχυρίζεται ότι τα μαθηματικά της ενέργειας της πληροφορίας κάνουν πολύ καλύτερη δουλειά για τη σκοτεινή ενέργεια από την παραδοσιακή υπόθεση κβαντικής ενέργειας κενού, η οποία προβλέπει ότι πρέπει να υπάρχουν 120 τάξεις μεγέθους περισσότερης σκοτεινής ενέργειας στο σύμπαν από ό, τι φαίνεται προφανώς.
Ο Gough υπολογίζει ότι η ενέργεια της πληροφορίας στη σημερινή εποχή του σύμπαντος θα πρέπει να είναι περίπου 3 φορές μεγαλύτερη από την τρέχουσα περιεχόμενη μάζα ενέργειας - η οποία ευθυγραμμίζεται στενά με το τρέχον πρότυπο πρότυπο 74% σκοτεινής ενέργειας + 26% οτιδήποτε άλλο.
Η επίκληση της ολογραφικής αρχής δεν προσθέτει πολλά στη φυσική του επιχειρήματος του Gough - προφανώς είναι εκεί για να διευκολυνθεί η διαχείριση των μαθηματικών, αφαιρώντας μια διάσταση. Σύμφωνα με την ολογραφική αρχή, όλες οι πληροφορίες σχετικά με τα φυσικά φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα σε μια τρισδιάστατη περιοχή του χώρου μπορούν να περιέχονται σε μια 2D επιφάνεια που οριοθετεί αυτήν την περιοχή του διαστήματος. Αυτό, όπως η θεωρία της πληροφορίας και η εντροπία, είναι κάτι που οι θεωρητικοί χορδών ξοδεύουν πολύ χρόνο να παλεύουν - όχι ότι υπάρχει κάτι λάθος με αυτό.
Περαιτέρω ανάγνωση:
Gough Holographic Dark Information Energy.
