Entropie informationala – o intelegere geometrica

Lucrarea lui Chris Jeynes si Michael Parker, publicata in Nature 2019, concluzioneaza ca este posibil sa existe un domeniu de entropie informationala responsabila de modelarea micro (catenele de ADN) pana la scara cosmologica (galaxii spirale precum Spira Mirabilis, o spirala dubla logaritmica).

Acest domeniu de informare ar oferi un suport teoretic a ceea ce biologul Dr. Rupert Sheldrake ar numi, campul morfogen.

In cazul galaxiilor, calculele lui Jeynes si Parker arata ca postularea materiei intunecate (care nu a fost inca detectata) este de prisos.

Si asta deoarece forta entropica care impinge galaxia intr-o geometrie dubla logaritmica – geometria entropica cu cea mai joasa energie — reprezinta energia suplimentara care provoaca profilele de viteza anormale ale galaxiilor.

„Stelele din galaxie sunt pur si simplu coregrafiate de o forta entropica pentru a se alinia intr-o pereche de astfel de spirale pentru a maximiza entropia.”

O noua intelegere a notiunii de entropie informationala

Tehnica lor se bazeaza pe o intelegere geometrica revolutionara a entropiei, numita Termodinamica Geometrica Cantitativa (Quantitative Geometric Thermodynamics – QGT), o abordare profund matematica bazata pe consideratii fundamentale de calcul variational prin care acum au putut determina dimensiunea nucleelor din izotopii de heliu He, ⁶He, ⁸He, presupunand doar raza protonului.

QGT este o formulare sistematica a info-entropiei holomorfe care a stabilit Principiul Efortului minim; acesta este izomorful entropic al principiului cinematic al actiunii minime.

Consecinta naturala este ca obiectele holomorfe maximizeaza aceasta entropie (abreviata MaxEnt de catre Jeynes) si, prin urmare, sunt in mod necesar stabile, avand o configuratie geometrica cel mai probabil.

Cea mai probabila configuratie geometrica este cea cu cea mai mica energie. Avand in vedere legatura directa dovedita dintre entropie si informatie, este clar ca entropia este determinata de numarul de grade de libertate (abreviat ca DoFs) din sistem.

„QGT ne spune apoi valoarea entropiei maxime care poate fi prezentata de sistem in starea sa de cea mai scazuta energie.”

Tehnica lor foloseste aceeasi fizica a gaurii negre a QGT, care a fost aplicata anterior cu succes pentru a explica stabilitatea galaxiilor spirale si rolul gaurilor lor negre supermasive centrale, precum si stabilitatea si configuratia ADN-ului si a Buckminsterfullerenei (molecula C₆₀).

Aceasta tehnica a fost folosita acum pentru a explora regimul nuclear, unde autorii demonstreaza existenta descrierilor holomorfe ale nucleelor ⁶He si ⁸He.

Cea mai scazuta energie a unui sistem MaxEnt, cum ar fi ⁶He, are numarul minim posibil de DoF-uri si orice stare excitata ar corespunde utilizarii de DoF-uri suplimentare.

Despre gravitatia entropica

O forta formativa si un camp sunt, de asemenea, legate de gravitatie, care este o forta ce reuneste si compacteaza materia.

Acum este cunoscut faptul ca gravitatia este o masura a deformarii spatiului provocata de toate contributiile energie-masa situate in acea regiune a spatiului.

Dar asta nu ne spune din ce este facut spatiu-timpul. Ideea ca gravitatia poate fi o proprietate emergenta care provine dintr-o diferenta de concentrare a informatiilor (densitatea informatiei) in spatiul gol dintre doua mase si imprejurimile sale, a fost propusa initial de Erik Verlinde.

Acesta a introdus o teorie a gravitatiei entropice in 2009. Verlide extrapoleaza ideea gravitatiei ca forta entropica, la relativitatea generala si la mecanica cuantica. Se pare ca abordarea sa de a explica gravitatia duce in mod natural la contributia corecta observata provenind din energia intunecata.

Abordarea lui Verlinde si Jeyne sunt cai promitatoare pentru unificarea scarilor, adica unificarea mecanicii cuantice si a relativitatii intr-un cadru singular.

Prin urmare, aceste teorii ar aparea dintr-un cadru fundamental de lucru subiacent: teoria informatiei. In acest sens, ambele propuneri sunt apropiate de modelul holografic generalizat.

Abordarea holografica generalizata

Abordarea holografica generalizata este o noua abordare a gravitatiei cuantice care se bazeaza exclusiv pe consideratii geometrice si este important sa intelegem ca aceasta solutie pur geometrica functioneaza deoarece cuprinde principiile entropiei si termodinamicii.

Cea mai recenta lucrare a lui Stephen Wolfram pentru o teorie a intregului, la care se refera ca fiind universul computational, se bazeaza pe deductii similare care au de-a face cu grade de libertate si teoria informatiei.

Toti cei patru cercetatori (Jeynes, Verlinde, Haramein si Wolfram) ajung la aceeasi concluzie; spatiul la scara foarte fina trebuie sa fie discret in loc de continuu, asa cum este prezis de relativitatea generala.

Principala caracteristica in care toate cele patru propuneri difera, este in unitatile pe care le folosesc pentru discretizarea spatiului si in legile de organizare care guverneaza aceste unitati.

In cazul abordarii holografice, unitatile care compun spatiul sunt numite unitati sferice Planck, organizate in raportul suprafata-volum al sistemului (cunoscut si ca raportul holografic fundamental al lui Haramein φ).

Cu aceasta abordare el calculeaza raza de incarcare a protonului din primele principii, adica fara parametri de ajustare.

Formalismul sau ofera alte consecinte provocatoare si remarcabile, de exemplu, faptul ca forta tare care limiteaza protonii intr-un nucleu este gravitatia care actioneaza la scara nucleara.

Deoarece unitatile sale se bazeaza pe unitati Planck si, din 2019, toate unitatile fizice au fost unificate in ceea ce priveste constanta Planck, teoria lui se afla acum pe cele mai solide baze.

Din 2019, toate unitatile fizice CODATA de lungime, masa si timp – metri, kilogram, secunda – sunt acum determinate de constanta Planck, care este un agent fundamental, in locul unei conventii umane. Aceasta inseamna ca aceasta constanta este un aspect fundamental al universului nostru.

Un camp morfogen bazat pe o entropie informationala

In lucrarea lui Chris Jeynes si Michael Parker, ei descriu matematic cu ajutorul termodinamicii geometrice cantitative faptul ca exista un adevarat camp morfogen, bazat pe o entropie informationala holomorfa care genereaza o forta entropica eficienta printr-un principiu al minimului efort.

Acest model este confirmat de calcule remarcabil de precise care se potrivesc cu datele observationale.

In modelul Jeynes et al., structurile din univers au forma si proprietatile pe care le au partial datorita unui camp de info-entropie holomorfa, astfel incat informatiile (echivalente cu aceasta entropie) stau la baza a ceea ce Rupert Sheldrake s-ar referi ca la o cauzalitate formativa.

The Unified Spacememory Network (USN) de Haramein et al. (Reteaua unificata de memorie spatiala) examineaza cauzalitatea formativa a campului morfogen printr-o structura informationala paralela cu entropia geometrica – reteaua de incrucisare a geometriei spatiu-timp multiconectate.

In acest ultim model se constata ca structurile si aranjamentele materiei din univers care maximizeaza organizarea sinergetica si ordonarea coerenta au o forta entropica motrice eficienta datorita retelei crescute de interconectare a spatiului.

Astfel, informatiile mai mari sunt schimbate in dimensiunea temporala – inainte si inapoi in timp – care formeaza operatiunea de memorie a spatiului si, prin urmare, apare numele de memorie spatiala.

Aceasta retea de conectivitate a memoriei spatiale conduce evolutia si dezvoltarea sistemelor fizice si vii ale universului la niveluri superioare de organizare sinergetica, complexitate si functionalitate.

Complementaritatea celor patru abordari (Jeynes, Verlinde, Haramein si Wolfram) sugereaza un element puternic de coroborare pentru modele, fiecare dintre acestea gasind solutii similare din abordari independente, dar paralele.

In loc de incheiere

Succesul teoriei Parker et al., de a fi aplicata uniform de la scara micromoleculara la scara galactica, este comparabil ca realizare cu lucrarea lui Haramein si Val Baker asupra constantei cosmologice, care demonstreaza o solutie unificata de la scara Planck la proton si catre Univers.

Cea mai recenta lucrare a lui Parker, Jeynes si Catford privind calcularea masei si razei de sarcina a atomului de heliu si a izotopilor sai din primele principii – bazata doar pe dimensiunea protonului, aminteste foarte mult de abordarea holografica generalizata geometrica a lui Nassim Haramein.

Trebuie remarcat faptul ca teoria informatiei si geometria sunt profund legate. Geometria codifica informatia, asa ca am putea spune ca geometria este una dintre ramurile teoriei informatiei.

Shannon, in 1948, a introdus relatia dintre entropie si teoria informatiei, rezultand de aici ca trebuie sa existe o interpretare geometrica a entropiei.

Acesta este motivul pentru care solutia holografica generalizata, bazata pe un raport suprafata-volum care pare sa fie bazat exclusiv pe geometrie, incorporeaza notiuni entropice profunde.

Aceasta descrie configuratiile energetice care sunt cele mai stabile in univers, cum ar fi protonul, de ce sunt fundamentale si cum astfel de relatii geometrice entropice dau nastere la proprietati fizice – chiar si relationand cinematica cu acele calitati entropice.

Urmariti acest site – curiozitati stiinta – pentru a afla si alte lucruri noi si interesante despre universul in care traim!

Sursa: spacefed.com, researchgate.net, sciencedirect.com.

Foto: spacefed.com.

Acest articol a fost sustinut de cititori ca tine.

Misiunea noastra este sa oferim publicului stiri precise si captivante despre stiinta. Aceasta misiune nu a fost niciodata mai importanta decat este astazi.

Nu putem face, insa, acest lucru fara tine.

Sprijinul tau ne permite sa pastram continutul acestui blog gratuit si accesibil. Investeste in jurnalismul stiintific donand chiar astazi.