اقترح الدكتور ملفين فوبسون، عالم الفيزياء من جامعة بورتسموث، قانونًا جديدًا للفيزياء يمكن أن يدعم النظرية القائلة بأن كوننا هو حقيقة مقلدة. وبالاعتماد على مجال فيزياء المعلومات، يقترح أن الواقع المادي يتكون من أجزاء من المعلومات. تشير أبحاثه الأخيرة إلى أن هذا القانون الجديد، المبني على مبادئ الديناميكا الحرارية وديناميكيات المعلومات، له آثار في مجالات علم الأحياء والفيزياء الذرية وعلم الكونيات.
تستكشف دراسة جديدة فرضية محاكاة الكون وآثارها على العلوم والتكنولوجيا.
أ جامعة بورتسموث قام هذا الفيزيائي بالتحقيق فيما إذا كان قانون الفيزياء الجديد يمكن أن يدعم النظرية المثيرة للجدل للغاية والتي تقول إننا مجرد شخصيات في عالم افتراضي متقدم.
تقترح فرضية الكون المحاكى أن ما يختبره البشر هو في الواقع واقع اصطناعي، يشبه إلى حد كبير محاكاة الكمبيوتر، حيث هم أنفسهم عبارة عن تركيبات.
تحظى هذه النظرية بشعبية كبيرة بين عدد من الشخصيات المعروفة، بما في ذلك إيلون موسك، وفي فرع من العلوم يعرف بفيزياء المعلومات، والذي يشير إلى أن الواقع المادي يتكون بشكل أساسي من أجزاء من المعلومات.
اكتشافات الدكتور فوبسون الرائدة
يتمتع الدكتور فوبسون بتاريخ من الأبحاث الرائدة. وقد نشر سابقًا دراسة تشير إلى أن المعلومات لها كتلة وأن جميع الجسيمات الأولية – أصغر وحدات البناء المعروفة في الكون – تخزن معلومات عن نفسها، على غرار ما يفعله البشر. الحمض النووي.
وفي عام 2022، اكتشف قانونًا جديدًا في الفيزياء يمكنه التنبؤ بالطفرات الجينية في الكائنات الحية، بما في ذلك الفيروسات، والمساعدة في الحكم على عواقبها المحتملة.
وهو يستند إلى القانون الثاني للديناميكا الحرارية، الذي ينص على أن الإنتروبيا – وهي مقياس للفوضى في نظام معزول – لا يمكن إلا أن تزيد أو تبقى على حالها.
وتوقع الدكتور فوبسون أن تزداد إنتروبيا أنظمة المعلومات أيضًا بمرور الوقت، ولكن عند دراسة تطور هذه الأنظمة، أدرك أنها تظل ثابتة أو تتناقص. عندها أسس القانون الثاني لديناميات المعلومات، أو الديناميكا المعلوماتية، والذي يمكن أن يكون له تأثير كبير على أبحاث علم الوراثة ونظرية التطور.
التطبيقات والآثار
مقال جديد نُشر في 6 أكتوبر تقدم PIAيدرس الآثار العلمية للقانون الجديد على عدد من الأنظمة والبيئات الفيزيائية الأخرى، بما في ذلك الفيزياء البيولوجية والذرية وعلم الكونيات.
“ما أردت فعله بعد ذلك هو اختبار القانون ومعرفة ما إذا كان يمكنه دعم فرضية المحاكاة بشكل أكبر من خلال نقلها من المجال الفلسفي إلى العلوم السائدة.”
— الدكتور ملفين فوبسون، المدرسة الجامعية للرياضيات والفيزياء
وقال الدكتور فوبسون، من كلية الرياضيات والفيزياء بالجامعة: “علمت حينها أن هذا الكشف كان له آثار بعيدة المدى عبر مختلف التخصصات العلمية.
“ما أردت فعله بعد ذلك هو اختبار القانون ومعرفة ما إذا كان يمكنه دعم فرضية المحاكاة بشكل أكبر من خلال نقلها من المجال الفلسفي إلى العلوم السائدة.”
تشمل النتائج الرئيسية ما يلي:
- النظم البيولوجية: يتحدى القانون الثاني للديناميكا المعلوماتية الفهم التقليدي للطفرات الجينية، مما يشير إلى أنها تتبع نمطًا تحكمه إنتروبيا المعلومات. ولهذا الاكتشاف آثار عميقة في مجالات مثل البحث الجيني، وعلم الأحياء التطوري، والعلاجات الجينية، وعلم الصيدلة، وعلم الفيروسات، ومراقبة الأوبئة.
- الفيزياء الذرية: يشرح المقال سلوك الإلكترونات في الذرات المتعددة الإلكترونات، ويقدم نظرة ثاقبة لظواهر مثل قاعدة هوند؛ والتي تنص على أن المصطلح ذو الحد الأقصى للتعددية موجود في أدنى مستوى من الطاقة. تنظم الإلكترونات نفسها بطريقة تقلل من إنتروبيا المعلومات، وبالتالي تسليط الضوء على الفيزياء الذرية واستقرار المواد الكيميائية.
- علم الكونيات: تبين أن القانون الثاني للديناميكا المعلوماتية هو ضرورة كونية، مع تطبيق اعتبارات الديناميكا الحرارية على كون يتوسع بشكل ثابت مما يؤكد صحته.
وأوضح الدكتور فوبسون: “تقدم الورقة أيضًا تفسيرًا لانتشار التناظر في الكون”.
“تلعب مبادئ التناظر دورًا مهمًا فيما يتعلق بقوانين الطبيعة، ولكن حتى الآن لم يكن هناك تفسير يذكر لأسباب هذه الظاهرة. تظهر النتائج التي توصلت إليها أن التناظر العالي يتوافق مع أدنى حالة من إنتروبيا المعلومات، مما قد يفسر ميل الطبيعة في هذا الصدد.
“يشبه هذا الأسلوب، الذي تتم فيه إزالة المعلومات الزائدة، عملية قيام الكمبيوتر بإزالة أو ضغط التعليمات البرمجية غير الضرورية لتوفير مساحة التخزين وتحسين استهلاك الطاقة. وبالتالي فهو يدعم فكرة أننا نعيش في محاكاة”.
ربط المعلومات ببنية الكون
تشير الأبحاث السابقة التي أجراها الدكتور فوبسون إلى أن المعلومات هي لبنة بناء الكون ولها كتلة فيزيائية. بل إنه يدعي أن المعلومات يمكن أن تكون المادة المظلمة التي تشكل ما يقرب من ثلث الكون، وهو ما يسميه مبدأ تكافؤ الكتلة والطاقة والمعلومات.
يجادل المقال بأن القانون الثاني للديناميكا المعلوماتية يدعم هذا المبدأ، مما قد يؤكد صحة فكرة أن المعلومات هي كيان مادي، يعادل الكتلة والطاقة.
وأضاف الدكتور فوبسون: “إن الخطوات التالية لتنفيذ هذه الدراسات تتطلب اختبارات تجريبية”.
“سيكون المسار المحتمل تجربتي صممت العام الماضي لتأكيد الحالة الخامسة للمادة في الكون – وتغيير الفيزياء كما نعرفها – باستخدام تصادمات الجسيمات والجسيمات المضادة.
المرجع: “القانون الثاني للديناميكا المعلوماتية وآثاره على فرضية محاكاة الكون” بقلم ملفين م. فوبسون، 6 أكتوبر 2023، تقدم PIA.
دوى: 10.1063/5.0173278
