Ar putea gravitația să fie o dovadă că Universul este o simulare pe computer? Noul meu studiu sugerează de ce ar putea fi așa

Mult timp am considerat de la sine înțeles că gravitația este una dintre forțele fundamentale ale naturii – unul dintre firele invizibile care țin Universul unit. Să presupunem însă că acest lucru nu este adevărat şi ca legea gravitației este, pur și simplu, un ecou al unui lucru mai fundamental: un produs secundar al Universului care funcționează sub un cod asemănător unui computer.

Aceasta este premisa celei mai recente cercetări a mele, publicată în revista AIP Advances. Ea sugerează că gravitația nu este o forță misterioasă care atrage obiectele unele spre altele, ci produsul unei legi informaționale a naturii pe care o numesc a doua lege a infodinamicii.

Aceasta este o noțiune care pare a fi science fiction – dar una bazată pe fizică și pe dovezi că Universul pare să funcționeze, suspect de mult, ca o simulare pe computer.

În tehnologiile digitale, până la aplicațiile de pe telefon și lumea spațiului cibernetic, eficiența este cheia. Calculatoarele își compactează și restructurează datele tot timpul pentru a economisi memorie și putere de calcul.

Același lucru se întâmplă şi în Univers?

Teoria informației, studiul matematic al cuantificării, stocării și comunicării informațiilor, ne poate ajuta să înțelegem ce se întâmplă. Dezvoltată inițial de matematicianul Claude Shannon, aceasta a devenit din ce în ce mai populară în fizică și este utilizată într-o gamă tot mai mare de domenii de cercetare.

Într-o lucrare din 2023, am folosit teoria informației pentru a propune a doua lege a infodinamicii.

Aceasta prevede că „entropia” informației, sau nivelul de dezorganizare a informațiilor, va trebui să se reducă sau să rămână static în cadrul oricărui sistem informațional închis dat. Aceasta este opusul celei de-a doua legi populare a termodinamicii, care dictează că entropia fizică, sau dezordinea, crește întotdeauna.

Luați o ceașcă de cafea. Energia trece de la cald la rece până când temperatura cafelei este aceeași cu temperatura camerei, iar energia acesteia este minimă – o stare numită echilibru termic. Entropia sistemului este maximă în acest punct – toate moleculele fiind dispersate la maximum, având aceeași energie. Aceasta înseamnă că dispersia energiilor per moleculă în lichid este redusă.

Dacă se consideră conținutul informațional al fiecărei molecule în funcție de energia să, atunci la început, în ceașca fierbinte de cafea, entropia informațională este maximă, iar la echilibru entropia informațională este minimă. Asta pentru că aproape toate moleculele se află la același nivel de energie, devenind personaje identice într-un mesaj informațional. Așadar, răspândirea diferitelor energii disponibile este redusă atunci când există echilibru termic.

Dacă luăm în considerare doar locația și nu energia, atunci există o dezordine informațională semnificativă atunci când particulele sunt distribuite aleatoriu în spațiu – informațiile necesare pentru a ține pasul cu ele sunt considerabile. Totuși, atunci când se consolidează sub atracția gravitațională, așa cum se întâmplă cu planetele, stelele și galaxiile, informațiile devin compactate și mai ușor de gestionat.

În simulări, exact asta se întâmplă atunci când un sistem încearcă să funcționeze mai eficient. Așadar, materia care se mişcă sub influența gravitației nu trebuie neapărat să fie rezultatul unei forțe. Poate că este o funcție a modului în care Universul compactează informațiile cu care are de lucru.

Aici, spațiul nu este continuu și neted. Spațiul este alcătuit din „celule” minuscule de informații, similare pixelilor dintr-o fotografie sau pătratelor de pe ecranul unui joc pe calculator. În fiecare celulă se află informații de bază despre Univers – unde se află, să zicem, o particulă – și toate sunt adunate pentru a forma structura Universului.

Dacă plasați obiecte în acest spațiu, sistemul devine mai complex. Dar când toate aceste obiecte se reunesc pentru a forma un singur obiect în loc de mai multe, informațiile devin din nou simple.

Cluster stelar. Credit: NASA/ESA/CSA Telescopul Spațial James Webb

Conform acestei perspective, universul tinde să caute, în mod natural, să se afle în acele stări de entropie informațională minimă. Adevărata surpriză este că, dacă te uiți la cifre, „forța informațională” entropică creată de această tendință spre simplitate este exact echivalentă cu legea gravitației a lui Newton, așa cum se arată în lucrarea mea.

Această teorie se bazează pe studii anterioare despre „gravitația entropică”, dar merge mai departe. Prin conectarea dinamicii informației cu gravitația, ajungem la concluzia interesantă că Universul ar putea funcționa pe baza unui fel de software cosmic.

Într-un Univers artificial, ar fi de așteptat reguli de eficiență maximă. Ar fi de așteptat simetrii. Ar fi de așteptat compresie.

Și legea – adică gravitația – ar fi de așteptat să rezulte din aceste reguli de calcul.

Poate că nu avem încă dovezi definitive că trăim într-o simulare. Dar cu cât privim mai adânc, cu atât Universul pare să se comporte ca un proces computațional.

Traducere după Could gravity be evidence that the universe is a computer simulation? My new study suggests why this might be so