Цифровые данные могут влиять на массу Земли, утверждает физик

За последние 24 часа люди загрузили на YouTube более 720 000 часов видеоматериалов.

Согласно расчетам, сделанным несколько лет назад физиком из Портсмутского университета Мелвином Вопсоном, эта буквальная масса визуальных образов - наряду с полумиллиардом твитов, бесчисленными текстами, миллиардами сообщений WhatsApp и всеми другими битами и байтами созданной нами информации - может сделать нашу планету немного тяжелее.

Это дикая концепция, которая вряд ли будет принята без массы доказательств. Эксперимент, недавно предложенный Вопсоном, основанный на взрывах антиматерии, может убедить научное сообщество в том, что информация может не только иметь массу, но и быть новым странным состоянием материи.

Теорию информации нелегко усвоить. Мы легко можем представить себе загрузку кода из единиц и нулей, который указывает нашему компьютеру, какие звуки и изображения выводить на экран, но информация может быть применена и к нецифровым вещам, например, к характеристикам, которые указывают частицам, как себя вести.

Это делает ее важным фактором в описании таких вещей, как количество порядка и изменения энергии, составляющих систему.

В начале 1960-х годов немецко-американский физик Рольф Ландауэр предсказал минимальное изменение энергии для стирания информации из любой системы. Хотя это может показаться незначительной реализацией, последствия этого предсказания очень глубоки: на фундаментальном уровне потеря информации связана с испусканием теплового излучения.

Эксперименты, проводившиеся в течение многих лет, подтвердили рассуждения Ландауэра вплоть до квантового уровня, что свидетельствует о том, что в фундаментальном количестве энергии, связанном с изменением информации, есть хоть что-то.

Если мы также примем во внимание расчеты Эйнштейна, как это делает Вопсон, то фундаментальное изменение энергии должно равняться изменению массы, то есть вся информация, которую мы создаем каждый день, вносит крошечный, но ненулевой вклад в массу планеты.

Если дойти до крайности, то экспоненциальное накопление видеороликов о кошках, записей в Википедии, перепалок в Твиттере и автомобильных песен на TikTok приведет к шокирующим последствиям в далеком будущем. Мало того, что у нас может закончиться материал для хранения всех этих данных, так еще и неограниченный рост цифровых технологий приведет к тому, что значительная часть массы Земли в конечном итоге окажется в виде цифровой информации.

По прогнозам некоторых экспертов, через 350 лет вес наших цифровых битов может превысить вес всех атомов на Земле.

Если отбросить сценарии конца света об информационном кризисе, такая теория может изменить то, как мы рассчитываем массу при определенных обстоятельствах, и привести к новым теориям, которые могут дать нам лучшее представление о природе темной материи.

Обнаружение невероятно малых изменений массы, ожидаемых для современных информационно-плотных систем хранения данных, все еще находится далеко за пределами наших возможностей - пока что гипотеза остается в корзине "забавных размышлений". 

Но новый эксперимент, предложенный Вопсоном, может все изменить, применив предсказание Ландауэра к элементарным частицам.

Если предположить, что полная масса электрона состоит из его собственной энергии покоя и крошечного количества информации о нем самом, то теоретически он будет излучать предсказуемый спектр энергии в виде фотонов, высвобождаемых при встрече с антиматерией - позитроном. 

"Информации в электроне в 22 миллиона раз меньше, чем его масса, но мы можем измерить содержание информации, стерев ее", - говорит Вопсон.

"Мы знаем, что при столкновении частицы материи с частицей антиматерии они аннигилируют друг с другом. И информация из частицы должна куда-то деться, когда она аннигилирует".

Поиск очень специфических длин волн излучения при аннигиляции насыщенного информацией электрона позволит установить связь между информацией как формой энергии внутри частиц, а не как некоторой другой характеристикой термодинамики в более широкой системе.

Обнаружение некой внутренней, основанной на информации энергетической составляющей в качестве фундаментальной характеристики материи может также квалифицироваться как новый вид физического состояния.

Атомы не только могут объединяться как твердые тела, течь как жидкости и газы, рассеиваться как плазма и гармонировать как конденсаты Бозе-Эйнштейна, они могут уменьшать беспорядок как носители информации.

Пока эксперимент не будет проведен, гипотеза будет оставаться спорной, хотя и интригующей идеей. Но если она окажется верной, последствия могут быть поистине масштабными.

Это исследование было опубликовано в журнале AIP Advances.