インサイダーブリーフ
- で公開された新しい研究 AIPは進歩します 基本的な力ではなく、コンピューターのように振る舞う宇宙のエントロピーの減少から重力が出現する可能性があることを示唆しています。
- 物理学者のメルビン・M・ヴォプソンは、ニュートンの重力の法則を情報理論から導き出し、物質が情報エントロピーを最小限に抑えるために動き、量子計算で見られる最適化ルーチンをミラーリングすることを提案します。
- 理論は、重力を離散空間に作用するエントロピー力の計算副産物として再構成し、量子コンピューターの重力をシミュレートし、宇宙の情報財団を再評価することに影響します。
- 画像：重力は計算最適化プロセスとして機能するというVopson博士の考え。 （ポーツマス大学）
新しい研究では、重力は基本的な力ではなく、コンピューターのように走る宇宙の出現した特性であると主張しています。データの圧縮、処理能力の保全、より単純な情報状態への自己組織化です。正しければ、物理学者が重力、計算、さらには時空のアーキテクチャにさえアプローチする方法を形作る可能性があります。
で公開 AIPは進歩します、物理学者による研究 ポーツマス大学のメルビンM.ヴォプソン 情報理論の原則からのニュートンの重力の法則の斬新な派生を提供します。重力を宇宙の組み込み機能として扱うのではなく、Vopsonは情報エントロピー最小化の副産物として再構成します。これは一種の宇宙データ圧縮ルーチンです。根本的な主張は、重力は必ずしも従うべき法律ではなく、広大なコンピューターのように機能する宇宙で予想される行動のようなものであり、自然は量子であり、膨大な量子コンピューターのようなものです。
「この研究の私の調査結果は、宇宙が巨大なコンピューターのように機能するかもしれないという考えに適合します。 大学のニュース記事。 「コンピューターがスペースを節約し、より効率的に実行しようとするように、宇宙は同じことをしているかもしれません。それは重力について考える新しい方法です – プルとしてだけでなく、宇宙が組織化され続けようとしているときに起こることです。」
インフォダイナミクスの第2法則
紙の中心には「インフォダイナミクスの第二法則孤立したシステムで情報がどのように進化するかを説明するために以前に開発された理論ボプソン。熱力学の第2法則とは異なり、物理システムは障害の増加に向かう傾向があることを指示する – 情報システムのエントロピーが時間の経過とともに減少し、秩序と効率に向かって進化することを示唆しています。
この原則は、重力の根本的な再解釈の基礎を形成します。スタンドアロンの相互作用である代わりに、重力は、宇宙での情報提供の足跡として説明できるものを簡素化しようとする物質のエントロピープルとして現れます。また、情報の圧縮と最小化のルールが普遍的に適用される場合、それらは重力を支配するだけではありません。すべての物理学の根底にあるより深い計算基板を指すことができます。
この研究では直接対処されていませんが、量子情報科学の研究者にとって、このアイデアは、自然を本質的に計算することへのより広範なシフトと共鳴します。量子コンピューターは、Qubitsでエンコードされた情報の前提で動作し、不確実性を減らすために正確な制約の下で進化します。時空が同様に動作する場合、重力は職場での隠された量子アルゴリズムの目に見える兆候になる可能性があります。
個別の情報グリッドとしてスペースを再考します
理論を接地するために、Vopsonは、画面上のピクセルまたは量子コンピューターのレジスタに類似した10 x 10のグリッドに分割された、単純化された2次元空間モデルを構築します。各セルは、空の（「0」）または物質（「1」）で占有されている単一の情報を保存できます。すべてのセルが空いている場合、システムの初期エントロピーはゼロです。
そこにいるゲーマーやゲームデザイナーにとって、これはおなじみのように聞こえるかもしれません。
「このプロセスは、デジタルコンピューターゲーム、バーチャルリアリティアプリケーション、またはその他の高度なシミュレーションがどのように設計されるかと同じです」とVopson氏は言います。
思考実験では、グリッドにランダムに配置された4つのポイント質量が導入されます。これにより、分布の予測が低下するため、情報エントロピーが増加します。しかし、これらの粒子が中央の位置に向かって移動してマージし、単一のより大きなオブジェクトを形成する場合、全体的なエントロピーは低下します。 Vopsonによれば、この自己組織化は、遠くで作用する外力によるものではなく、情報を圧縮するための自然なドライブによるものです。
この種の最適化は、量子計算で起こることを反映しています。量子アルゴリズムを実行すると、Qubitsのシステムが進化し、不確実性を低下させ、低エネルギーの高効率ソリューションに到達します。 Vopsonは、同様の情報の進化から重力が生じる可能性があることを示唆しています。これは、最大の効率で情報を保存および処理しようとする宇宙の試みから生じるエントロピー力です。
ニュートンの法則への新しい道
この研究は、このフレームワークを使用してニュートンの重力式を導き出すことにより、さらに一歩進んでいます。 Vopsonは、粒子をより低いエントロピー状態にシフトするために必要なエントロピー力を計算し、シャノンの情報理論、熱力学、および質量エネルギー関数（M/E/I）等価原理から原理を適用します。
空間の各単位を少し保存できるように扱い、粒子が位置をシフトするようにエントロピーがどのように変化するかを計算することにより、この論文は、結果として得られるエントロピー力が、ニュートンの逆上四分の一法則を再現する方法で質量と距離と正確に拡大することを示しています。このモデルでは、重力魅力は原因ではなく、結果であり、計算効率を達成するためにそれ自体を再配置するシステムの統計的挙動です。
この方法は、情報理論から大きく描かれていますが、確立された物理学を破棄しません。オブジェクトは古典的な法則に沿って互いに引き付けているように見えるが、この魅力をより深い情報処理規則の副産物として解釈することを受け入れます。そうすることで、それは巨視的な力と微視的論理の間の橋を提供し、潜在的に量子計算を駆動する同じ原理に重力を結びつける可能性があります。
Verlindeのエントロピー重力とどのように比較されますか
Vopsonの理論は、2011年にオランダの物理学者Erik Verlindeによって発表された以前のエントロピー重力仮説から構築されますが、大幅に分岐しています。Verlindeは、Holographicスクリーンのエントロピーの変化に起因し、ホログラフィックの原理とブラックホールの熱力学からの貸し出しに起因すると主張しました。そのモデルでは、オブジェクトが離れて移動するとエントロピーが増加し、重力が回復力として現れます。
しかし、違いがあります。Vopsonのモデルは、エントロピーの減少に基づいています。仮想スクリーンから重力を導き出すのではなく、離散化されたバージョンの空間を使用し、情報の法則が質量の再配置を促進します。代わりに、よりシンプルで圧縮可能な構成へのドライブに焦点を当てることができます。これは、コヒーレンスを維持するために冗長な情報が最小化される量子エラー補正の類似点の概念です。
どちらのアプローチもニュートンの法律で終わりますが、方向と基礎が異なります。 Verlindeのモデルは、重力を統計力学とエントロピーの増加に結び付けます。 Vopsonは、それを計算最適化とエントロピーの減少にリンクします。結果は、なぜ物質が一緒に凝集するのか、そして宇宙が原子から銀河まで、すべてのスケールで自己組織化するように見える理由を理解するためのより具体的なメカニズムであると彼は主張します。
量子コンピューティングと基本物理学への影響
量子科学者にとって、重力は情報効果であるという考えは、投機的であるが潜在的に興味深い道を探求することを開始します。重力挙動が単なる情報システム自体を最適化する結果である場合、量子デバイスでは重力をシミュレートすることが可能になる場合があります。それは、おそらく時空のジオメトリを再現することではなく、情報のエントロピーがどのように進化するかを模倣することによって起こる可能性があります。
これは別の投機的な質問を提起します：適切なアルゴリズムを実行することで、十分に大きな量子コンピューター複製重力を複製できますか？宇宙論的プロセス、銀河形成、またはブラックホールのダイナミクスを計算の最適化としてモデル化できますか？
の言葉で取る 脊椎タップギタリスト崖をもう1つ投機的なプッシュ、宇宙自体が量子計算システムのように振る舞っている場合、質量やエネルギーではなく量子情報が自然の最も基本的な通貨かもしれません。このフレームワークは、暗黒物質と暗黒エネルギーに関する新しい視点も提供します。これは、宇宙の圧縮ルーチンにおける情報の不均衡または非効率性の現れである可能性があります。
そして、「シミュレーション仮説」を楽しませる人々のために、Vopsonの作品は別のデータポイントを提供します。重力が緊急のデータ処理アーティファクトである宇宙は、従来のフィールド理論よりもシミュレーションロジックとより一致します。この研究は哲学的な憶測を避けていますが、その仮定と結果は、現実の性質と宇宙がルートでの計算であるかどうかについての質問に自然に役立ちます。
制限と先の道
そのエレガントな論理と数学的一貫性にもかかわらず、この研究は理論的なままです。直接的な実験的検証がなく、単純化された2Dモデル内で動作します。将来の作業は、これを3Dに拡張し、一般的な相対性理論を組み込み、エントロピー挙動が複雑な量子相互作用の下でも実際の物理システムでも保持されるかどうかをテストする必要があります。
また、この情報ベースの力が量子フィールド、湾曲した時空、または相対論的現象とどのように相互作用するかについての概念的な質問もあります。そして、理論はニュートンの重力と整合していますが、アインシュタインの方程式、重力レンズ、またはエントロピー会計を超えたブラックホールの挙動との互換性をまだ実証していません。
そうは言っても、Vopsonのモデルは、物理学者が情報ではなく情報がすべての基盤であるかどうかを検討するように挑戦します。
最終的に、この仮説が将来の精査の下で維持されるかどうかにかかわらず、物理学と情報科学の間の収束の増大を強調しています。量子計算によってますます形作られる世界では、自然の法則はコードに似ているだけではありません。コードである可能性があります。そして、長い間物理学の最も深い謎の1つと考えられていた重力は、宇宙がそのファイルを整頓していることの副作用に過ぎないかもしれません。
そして、私のコンピューターのデスクトップを垣間見た人や、私が開いているタブの数を数えた人なら誰でも、私たちはすべてを安心するはずです。私はUniverseのファイル組織を担当していません。
