به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از «ساینس الرت»، عطر چای و قهوه، وضوح نور آفتاب هنگام عبور از میان شاخ و برگ درختان و صدای باد در دل تاریکی شب؛ همه اینها بنا بر یک استدلال فلسفی انتشاریافته در سال ۲۰۰۳ ممکن است واقعی‌تر از پیکسل‌های روی صفحه مانیتور نباشند.
این «فرضیه شبیه‌سازی» نامیده شده و بیان می‌کند که اگر انسان‌ها زنده بمانند تا روزی را ببینند که می‌توانند بطور مکرر جهان را با استفاده از نوعی رایانه شبیه‌سازی کنند، این احتمال وجود دارد که ما در یکی از آن شبیه‌سازی‌های فراوان زندگی می‌کنیم.
اگر چنین باشد، در این صورت همه آنچه تجربه می‌کنیم یک مدل از چیز دیگری است که از نوعی واقعیت برداشته شده است. این مطلب یک تمرین فکری است اما دانشمندان علاقمند به بررسی چنین نظریاتی هستند تا ببینند آیا نتیجه مهمی از آن به دست می‌آید یا نه و بررسی‌های جدید نشان داده که واقعا ممکن است حقایقی در این نظریات نهفته باشد.
قانون دوم اینفودینامیک تدوین شده توسط «ملوین واپسون» فیزیکدان دانشگاه «پورتسموث» و «سربان لپاداتو» از موسسه ریاضیات، فیزیک و ستاره‌شناسی «جرمیا هاروک» در انگلستان از این مفهوم حمایت می‌کند که همه اینها (واقعیات موجود و مشهود) بیش از یک مدل پیچیده روی یک رایانه خیالی نیست.
واپسون در یک مقاله جدید انتشاریافته در نشریه AIP Physics نوشت: کشف قانون دوم دینامیک اطلاعات (اینفودینامیک) در سال ۲۰۲۲ تسهیل کننده ابزارهای جدید و جالب تحقیقاتی در نقطه تلاقی بین فیزیک و اطلاعات است.
وی افزود: ما در این مقاله قانون دوم اینفودینامیک را مورد بازنگری قرار داده و کاربرد آن در زمینه اطلاعات دیجیتال، اطلاعات ژنتیک، فیزیک اتمی، تقارن‌های ریاضی و کیهان‌شناسی را بررسی کرده و شواهد و مدارکی ارائه کردیم که به نظر می‌رسد از فرضیه کیهان شبیه‌سازی شده حمایت می‌کند.
قانون دوم اینفودینامیکِ واپسون و لپاداتو بر اساس قانون دوم ترمودینامیک استوار است که بیان می‌کند هر فرآیند طبیعی در کیهان منجر به از دست رفتن انرژی و افزایش بی‌نظمی یا آنتروپی در یک سیستم می‌شود.
واپسون پیشنهاد کرده که اطلاعات ممکن است در حقیقت یک شکل از ماده باشد و انتظار دارد که همین مطلب درباره سیستم‌های اطلاعات هم صدق کند به این معنی که در طول زمان، بی‌نظمی خاص آن نیز باید افزایش یابد.
او اما با مطالعه و بررسی دو نوع متفاوت از سیستم‌های اطلاعاتی – ذخیره‌سازی داده‌های دیجیتال و یک ژنوم آر.ان.ای – دریافت که اینطور نیست. قانون دوم اینفودینامیک مستلزم این است که «آنتروپی اطلاعات» یا در سطح یکسان بماند یا حتی در طول زمان کاهش یابد.
واپسون می‌گوید: من سپس دانستم که این یافته تبعات گسترده‌ای در حوزه‌های علمی مختلف دارد. کاری که می‌خواستم در مرحله بعدی انجام بدهم، این بود که این قانون را به بوته آزمایش بگذارم و بررسی کنم که آیا می‌تواند از نظریه شبیه‌سازی بیشتر حمایت کند.
این فیزیکدان در مقاله جدید خود این مساله را بررسی می‌کند که این قانون جدید برای حوزه‌های مختلف مانند ژنتیک، کیهان شناسی، فیزیک اتمی، تقارن و البته برای نظریه شبیه‌سازی چه معنایی دارد.
واپسون در مورد ژنتیک اقدام به آنالیز زنجیره‌های «آر ان ای» از سویه‌های مختلفی از «سارس-کوو-۲» کرد و دریافت که همه گونه‌های آنالیز شده پس از جهش یافتن، کاهش آنتروپی اطلاعات را نشان دادند. این یافته ها همچنین نشان داد که جهش‌ها به جای اینکه صرفا بر اساس شانس و اقبال باشند، بر اساس قانون دوم اینفودینامیک در چهارچوب نوعی مکانیسم انجام می‌شوند.
وی کشف کرد که الکترون‌ها در یک اتم خودشان را طوری هماهنگ می‌کنند که آنتروپی اطلاعات را به حداقل برسانند و اینکه به منظور ادامه یافتن گسترش کیهان، افزایش آنتروپی فیزیکی باید با کاهش در آنتروپی اطلاعات به توازن برسد. همچنین اینکه وجود تقارن در جهان آفرینش، از یک دانه برف گرفته تا یک کهکشان عظیم مارپیچی نیز با قانون دوم اینفودینامیک قابل توضیح است.
به گفته واپسون، اصول تقارن نقش مهمی در ارتباط با قوانین طبیعت بازی می‌کنند اما تاکنون توضیح اندکی در خصوص این مساله وجود داشته است. یافته‌ها نشان می‌دهد که تقارن بالا با وضعیت کمترین آنتروپی اطلاعات مطابقت دارد و این تمایل طبیعت به سمت تقارن را توضیح می‌دهد.
وی خاطرنشان کرد: این رویکرد که مطابق با آن اطلاعات اضافی حذف می‌شود، به مثابه فرایند حذف یا فشرده‌سازی کدهای مازاد به منظور حفظ فضای ذخیره‌سازی و بهینه‌سازی مصرف برق در رایانه است و در نتیجه از این ایده حمایت می‌کند که ما در یک شبیه‌سازی زندگی می‌کنیم.
واپسون ادامه داد: گام بعدی این تحقیقات تایید تجربی این یافته‌ها است. اگر ما در حال زندگی در یک شبیه‌سازی باشیم، در این صورت اطلاعات باید سنگ بنای بنیادی کیهان ما باشد همانطور که «بیت» واحد بنیادی اطلاعات در محاسبات است و همچنین اطلاعات ممکن است همانطور که واپسون در گذشته نیز مطرح کرده است، دارای جرم باشد. در صورتی که اینچنین باشد، این مساله ممکن است از طریق نابودی اطلاعات در برخوردهای ذرات-ضدذرات مشاهده و ردیابی شود.
به گفته وی، جهان آفرینش مدل‌سازی شده ما به عنوان یک شبیه‌سازی فشرده و بهینه‌سازی شده باید با یک سیستم عمیق‌تر و پیچیده‌تر برنامه‌ریزی شده باشد که این موضوع نیز پرسش‌های بیشتری مطرح خواهد کرد. شاید روزی بتوان حتی برنامه‌ای قابل اجرا برای پاسخ به این پرسش‌ها طراحی و اجرا کرد.
نظر شما