گرانش، اطلاعات و نظریه رایانه‌ای بودن جهان
1
گاهی اوقات، ایده‌های نوین درباره واقعیت به نظر می‌رسند شبیه داستان‌های علمی‌تخیلی. این تصور که همه چیز در اطراف ما ممکن است از بیت‌ها و بایت‌ها تشکیل شده باشد، در نگاه اول ممکن است غیرقابل باور باشد، اما هنوز هم ذهن‌های کنجکاو زیادی را به خود جذب می‌کند.
این دیدگاه برخی پژوهشگران را بر آن داشته است تا بررسی کنند که آیا نیروهای فیزیکی می‌توانند نشانه‌هایی از یک سیستم اطلاعاتی زیرساختی باشند.
آیا گرانش حامل اطلاعات است؟
نگاهی متفاوت به ماهیت گرانش
دانشمندان متعددی دیدگاه‌های غیرسنتی درباره گرانش مطرح کرده‌اند. برخی از آن‌ها معتقدند گرانش ممکن است نه یک نیروی فیزیکی مرسوم، بلکه نتیجه‌ای از سامان‌دهی داده‌ها باشد.
در این دیدگاه، ساختار فضا ممکن است مانند یک شبکه اطلاعاتی عمل کند. وقتی ماده یا انرژی به‌صورت بی‌نظم پخش می‌شود، این شبکه باید اطلاعات بیشتری را پردازش کند؛ بنابراین سیستم تمایل دارد به سمت حالت‌های ساده‌تر و با داده‌های کمتر حرکت کند.
اگر فضا از واحدهای گسسته تشکیل شده باشد – مانند پیکسل‌های یک تصویر دیجیتال – هر چیزی که مشاهده می‌کنیم از تعداد محدودی موقعیت و حالت ساخته شده است. این نظریه، باور سنتی به پیوسته‌بودن فضا را به چالش می‌کشد.
دستورالعمل‌هایی که جهان را هدایت می‌کنند
این نظریه همچنین پیشنهاد می‌دهد که جهان نه‌تنها از قوانین پیروی می‌کند، بلکه در واقع ممکن است در حال اجرای مجموعه‌ای از دستورات کدنویسی‌شده باشد. در این نگاه، همه چیز از ستارگان گرفته تا اتم‌ها، به شکلی خاص رفتار می‌کنند چون در حال اجرای فرامینی برنامه‌ریزی‌شده هستند.
مفهوم «اطلاعات‌دینامیک» به عنوان راهنما
ترکیب فیزیک و داده‌ها
هنگامی که اجرامی در فضا به هم نزدیک می‌شوند، اطلاعات مربوط به موقعیت‌های جداگانه آن‌ها فشرده می‌شود. این فرآیند می‌تواند پیچیدگی کل سیستم را کاهش دهد.
ملوین ام. واپسون، فیزیک‌دان دانشگاه پورتسموث، در این باره می‌گوید:
«یافته‌های من در این مطالعه با این فکر همخوانی دارد که جهان ممکن است مانند یک رایانه عظیم عمل کند.» او این فرآیند را یک «میان‌بُر محاسباتی» توصیف می‌کند.
اصطلاح «اطلاعات‌دینامیک» (infodynamics) به رویکردی اشاره دارد که اطلاعات و فرآیندهای فیزیکی را به هم پیوند می‌دهد. طبق این رویکرد، ماده طوری رفتار می‌کند که از شلوغی داده‌ای پرهیز شود.
گرانش به عنوان انبار اطلاعات
جذب اجسام، روشی برای صرفه‌جویی در داده‌ها؟
بر این اساس، گرانش – که معمولاً به‌عنوان نیروی جذب بین اجرام تعریف می‌شود – ممکن است حاصل گرایش طبیعت به بهینه‌سازی ذخیره اطلاعات باشد.
اگر هر چیزی به‌عنوان یک سازه اطلاعاتی در نظر گرفته شود، جهان می‌تواند با گروه‌بندی اجرام، جزئیات کمتری را پیگیری کند.
شواهد تجربی و دیدگاه‌های مکمل
شکاکان ممکن است بپرسند چگونه می‌توان چنین ایده انتزاعی را آزمود. برخی پیشنهاد می‌دهند که پدیده‌هایی مانند عدسی گرانشی یا انبساط کیهان را می‌توان از منظر اطلاعاتی بررسی کرد.
گروهی دیگر نیز به نظریه‌های پیشین درباره «گرانش آنتروپیک» اشاره می‌کنند؛ ایده‌ای که برخی نظریه‌پردازان مطرح کردند و گرانش را ناشی از اصول هولوگرافیک می‌دانند.
هنوز بحث‌های زیادی در این‌باره وجود دارد که آیا این مدل‌ها حقیقت را به‌طور کامل توصیف می‌کنند یا فقط سطح آن را می‌خراشند.
اهمیت این ایده‌ها چیست؟
پیامدهای بالقوه برای درک کیهان
اگر گرانش واقعاً نشانه‌ای از یک جهان رایانه‌ای باشد، معماهای دیگر هم ممکن است توضیحی تازه پیدا کنند. به‌عنوان مثال، ماده تاریک و انرژی تاریک همچنان از بزرگ‌ترین ناشناخته‌ها هستند.
چارچوبی اطلاعات‌محور برای گرانش ممکن است روش‌های جایگزینی برای تفسیر این پدیده‌های گریزان فراهم کند.
هیچ‌کس نمی‌تواند با قطعیت بگوید که کل کیهان مانند نرم‌افزاری پیچیده برنامه‌نویسی شده است. با این حال، بسیاری از متخصصان این رویکرد را ارزشمند می‌دانند، زیرا فیزیک و نظریه اطلاعات را در روایتی واحد گرد هم می‌آورد.
در این زمینه، گرانش به یک ابزار سامان‌دهنده تبدیل می‌شود که معمای کیهان را ساده‌تر می‌کند. هرچه ماده بیشتر به‌هم فشرده شود، سیستم باید بیت‌های کمتری را مدیریت کند. اگر این ایده تأیید شود، دید ما نسبت به واقعیت دگرگون خواهد شد.
پژوهشگران همچنان به دنبال راه‌هایی برای آزمودن این ادعا هستند، هرچند این کاری دشوار است. در این میان، نظریه‌هایی مانند نظریه واپسون به بحث دامن می‌زنند و یادآوری می‌کنند که علم می‌تواند در مسیرهایی شگفت‌انگیز رشد کند.
تنش با مدل‌های فیزیکی موجود
تعارض مفهومی، نه جایگزینی کامل
نظریه واپسون جایگزین نسبیت عام یا مکانیک کوانتوم نمی‌شود، بلکه در سطح مفهومی با آن‌ها رقابت می‌کند.
مدل‌های سنتی، گرانش را به‌عنوان خمیدگی فضا-زمان یا نتیجه میدان‌های کوانتومی توصیف می‌کنند، نه پیامد فشرده‌سازی اطلاعات.
این مسئله، سؤالاتی درباره همزیستی این مدل‌ها به‌وجود می‌آورد:
آیا ممکن است هر دو مدل به‌نحوی درست باشند؟ یا یکی از آن‌ها در نهایت کامل‌تر از دیگری ظاهر شود؟
پاسخ این پرسش‌ها وابسته به آن است که آیا شواهد تجربی می‌توانند پیش‌بینی‌های منحصربه‌فرد نظریه محاسباتی را تأیید کنند یا نه.
چگونه می‌توان نظریه اطلاعاتی گرانش را آزمود؟
چالش‌های آزمایش تجربی
یکی از چالش‌های اصلی، آزمودن این نظریه است. اگر جهان مانند یک رایانه عمل می‌کند، چه ابزاری می‌تواند کُد آن را افشا کند؟ در حال حاضر، هیچ آزمایش واضحی برای اثبات یا رد قطعی این نظریه وجود ندارد.
از سوی دیگر، باید به زاویه دید نیز توجه کرد. حتی اگر گرانش نوعی عملکرد ذخیره‌سازی داده باشد، این خود به تنهایی اثبات نمی‌کند که درون یک شبیه‌سازی هستیم. این فقط به معنای نقش عمیق‌تر اطلاعات در فیزیک است.
این‌که آیا این پدیده به وجود برنامه‌نویسی هوشمند نیاز دارد یا فقط نتیجه کارآمدی طبیعت است، همچنان موضوع بحث باقی مانده است.
برای اغلب مردم، این‌که گرانش یک نیرو است یا ترفند صرفه‌جویی داده‌ای، تغییری در زندگی روزمره ایجاد نمی‌کند. سیب‌ها همچنان از درخت می‌افتند، هواپیماها همچنان پرواز می‌کنند. اما درک ما از «چرایی» این اتفاقات، در حال تغییر است.
حتی اگر ایده شبیه‌سازی هرگز اثبات نشود، تفکر به این شکل می‌تواند الهام‌بخش فناوری‌های جدید و روش‌های نوین حل مسئله شود. این نگاه، پرسش‌های تازه‌ای درباره چگونگی عملکرد اطلاعات در فیزیک، زیست‌شناسی، رایانش و فراتر از آن ایجاد می‌کند.
این مطالعه در مجله AIP Advances منتشر شده است.
