На протяжении веков гравитацию объясняли с помощью классической физики, начиная с идеи Ньютона о том, что объекты притягивают друг друга, и заканчивая теорией Эйнштейна о том, что масса искривляет пространство и время. Однако, несмотря на эти достижения, фундаментальный вопрос остаётся без ответа: почему объекты с массой вообще притягивают друг друга? Новое смелое исследование может предложить ответ не из традиционной физики, а из мира информации и вычислений.
Доктор Мелвин Вопсон из Университета Портсмута предполагает, что гравитация может быть не фундаментальной силой природы, а следствием поведения информации во Вселенной. Его исследование, опубликованное в научном журнале AIP Advances, представляет идею о том, что гравитация — это результат уменьшения информационного беспорядка, подобно тому как компьютерные системы пытаются эффективно хранить данные.
«Гравитация — это не фундаментальная сила, а скорее проявление сжатия данных в дискретной пространственно-временной структуре», — сказал доктор Вопсон.
Результаты открывают глаза. Используя идеи из теории информации — области, которая изучает, как данные измеряются и передаются в таких системах, как компьютеры и коммуникационные сети, — доктор Вопсон показывает, что гравитация может быть вызвана естественным стремлением упростить и упорядочить информацию. Когда частицы разбросаны случайным образом, система содержит больше информационного беспорядка. Но когда эти частицы собираются вместе, система становится более упорядоченной. Проще говоря, гравитация может быть способом природы более аккуратно организовать хранение данных.
Эта идея основана на ключевом предположении: пространство и время состоят не из гладких и непрерывных структур, а из крошечных строительных блоков, подобных пикселям на экране. Каждый из этих блоков, или «ячеек», содержит часть информации. Когда материя движется, она изменяет информацию, хранящуюся в этих ячейках. Согласно правилам информационной динамики — изучения того, как информация изменяется и ведёт себя в разных системах, — система будет пытаться снизить свой информационный беспорядок, сближая частицы.
«Гораздо эффективнее с точки зрения вычислений отслеживать и вычислять положение и импульс — то есть положение и движение — одного объекта в пространстве, чем множества объектов», — пояснил доктор Вопсон.
Чтобы объяснить это, в исследовании используется простой пример с двумерной сеткой. Представьте, что на этой сетке случайным образом размещены четыре частицы. Со временем они движутся навстречу друг другу и объединяются в один объект в центре, уменьшая количество беспорядка в информационной системе. Этот пример соответствует тому, что мы наблюдаем во Вселенной, где рассеянная материя естественным образом образует звёзды, планеты и галактики.
Это означает, что гравитация может не притягивать объекты так, как мы обычно думаем. Вместо этого частицы перестраиваются, чтобы уменьшить беспорядок в информации, хранящейся в пространстве. Если это верно, это также поддерживает более широкую идею: Вселенная может вести себя как компьютер, выполняющий код. В этой модели гравитация — это не загадка, а встроенное правило, которое помогает системе работать более плавно.
«Гравитация — это просто ещё один механизм оптимизации в вычислительном процессе, который играет роль в снижении вычислительных мощностей и сжатии информации», — сказал доктор Вопсон.
Теория доктора Вопсона также связывает классическую физику — традиционное понимание движения, сил и энергии — с современными идеями по-новому, показывая, как они могут быть связаны одними информационными принципами. Ему даже удаётся воссоздать закон тяготения Ньютона, используя только эти информационные правила, предполагая, что то, что мы называем гравитацией, может быть результатом более глубоких информационных процессов.
Этот новый подход не отвергает всё, что мы знаем из науки, а добавляет к ней новый уровень. По мере того как всё больше исследователей изучают, как вычисления — использование алгоритмов и логических систем — и теория информации соотносятся с законами природы, это направление может привести нас к лучшему пониманию реальности — той, в которой физика и информация тесно связаны.
Ссылка на журнал
Vopson M.M. «Is gravity evidence of a computational universe?» AIP Advances, 2025; 15(4): 045035. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0264945
Об авторе
Доктор Мелвин Вопсон — физик и старший преподаватель Университета Портсмута в Соединённом Королевстве. Его исследования охватывают материаловедение, термодинамику и теорию информации. Доктор Вопсон наиболее известен тем, что ввёл концепцию принципа эквивалентности массы, энергии и информации — системы, предполагающей, что информация имеет физическое присутствие, сравнимое с массой и энергией. Его недавняя работа исследует, как информационные принципы могут объяснить фундаментальные силы, такие как гравитация, предлагая новое понимание природы реальности. Он также внёс вклад в изучение второго закона информационной динамики, дополнительно связывая поведение данных с физическими системами. Помимо академических исследований, доктор Вопсон работал в промышленности и известен своей способностью связывать абстрактные теоретические концепции с реальными последствиями. Он является активным сторонником взгляда на Вселенную через призму вычислений и информации.