Astronomi utan teleskop - Holografisk mörk informationsenergi

Pin
Send
Share
Send

Holographic Dark Information Energy får min röst för den bästa blandningen av arcane teoretiska begrepp uttryckt i det kortaste antalet ord - och bara för att hålla det intressant handlar det mest om entropi.

Den andra termodynamiklagen kräver att entropin för ett slutet system inte kan minska. Släpp så en bit is i ett varmt bad och den andra lagen kräver att isen smälter och badvattnet svalnar - för att flytta systemet från ett tillstånd av termisk ojämvikt (låg entropi) mot ett tillstånd av termisk jämvikt (hög entropi). I ett isolerat system (eller ett isolerat bad) kan denna process bara röra sig i en riktning och är irreversibel.

En liknande idé finns inom informationsteori. Landauer princip säger att all logiskt irreversibel manipulation av information, till exempel radering av en bit information, motsvarar en ökning av entropin.

Så till exempel, om du fortsätter att kopiera fotokopin du just gjorde av en bild, försämras informationen i den bilden och försvinner så småningom. Men Landauer princip säger att informationen inte är så mycket förlorad, som omvandlas till energi som sprids bort av den oåterkalleliga kopieringen.

Genom att översätta detta tänkande till en kosmologi föreslår Gough att allteftersom universum expanderar och densiteten minskar, också informationsrika processer som stjärnbildande minskar. Eller för att uttrycka det på mer konventionella termer - när universum expanderar ökar entropin eftersom universumets energitäthet gradvis sprids över en större volym. Det finns också mindre möjligheter för tyngdekraften att generera låga entropiprocesser som stjärnbildning.

Så i ett expanderande universum finns det en förlust av information - och enligt Landauer-principen bör denna förlust av information släppa ut spridd energi - och Gough hävdar att denna spridade energi står för den mörka energikomponenten i den nuvarande universella standardmodellen.

Det finns rationella invändningar mot detta förslag. Landauer princip är verkligen ett uttryck för entropi i informationssystem - som kan matematiskt modelleras som om de var termodynamiska system. Det är ett djärvt påstående att säga att detta har en fysisk verklighet och att förlust av information faktiskt släpper energi - och eftersom Landauer princip uttrycker detta som värmeenergi, skulle det då inte vara upptäckt (dvs inte mörkt)?

Det finns vissa experimentella bevis på att informationsförlust frigör energi, men det är utan tvekan bara omvandling av en form av energi till en annan - informationsförlustaspekten av den representerar bara övergången från låg till hög entropi, som krävs av den andra lagen om termodynamik. Goughs förslag kräver att "ny" energi införs i universum från ingenstans - även om det är rättvist, det är ganska mycket vad den nuvarande mainstream mörka energihypotesen kräver också.

Icke desto mindre hävdar Gough att matematiken för informationsenergi gör ett mycket bättre jobb med att redovisa mörk energi än den traditionella kvantvakuumenergihypotesen som förutspår att det borde finnas 120 ordningsföljder mer mörk energi i universum än det som tydligen finns.

Gough beräknar att informationsenergin i universumets nuvarande era borde vara ungefär 3 gånger dess nuvarande massenergiinnehåll - vilket är nära i linje med den nuvarande standardmodellen på 74% mörk energi + 26% allt annat.

Att åberopa den holografiska principen lägger inte mycket till fysiken i Goughs argument - förmodligen är det där för att göra matematiken lättare att hantera genom att ta bort en dimension. Den holografiska principen säger att all information om fysiska fenomen som äger rum inom en 3D-rymdsregion kan finnas på en 2D-yta som gränsar till det rymdområdet. Detta, som informationsteori och entropi, är något som strängar teoretikerna spenderar mycket tid med att kämpa med - inte att det är något fel med det.

Vidare läsning:
Gough Holographic Dark Information Energy.

Pin
Send
Share
Send