Informacyjna ekspansja

Informacyjna ekspansja musi w pewien sposób być interpretacją ekspansji naszego Wszechświata. Pierwsza chwila istnienia może być opisana informacją. Jeśli pojawi się druga chwila istnienia naszego Wszechświata, to opis informacyjny będzie zawierał danej z pierwszej chwili i dane opisujące drugą chwilę. Oznacza to, że każda chwila opisana informację musi zawierać dane z poprzednich chwil. Wytworzony w ten sposób ciąg informacyjny kreuje kierunek przykazywania części informacji opisującej naszą Przeszłość.

Wygenerowany w ten sposób ciąg informacyjny tworzy kierunek propagacji informacji. Można zatem powiedzieć, że informacja musi opisywać Wszechświat w odpowiedniej kolejności. Kolejność ta, sprawia, że mamy do czynienie z pewnego rodzaju sekwencją. Sekwencja ta jest interpretacją naszej strzałki czasu. Dlatego nasze pojęcie czasu musi mieć swój kierunek. Kierunek ten później będzie wyznaczał stopień nieuporządkowania naszej Informacji Pierwotnej. Dlatego opisany Wszechświat przez Informację Pierwotną może podlegać entropii.

Informacyjna ekspansja. Od pierwszego momentu opisanego przez informację Pierwotną dokonuje się splątanie informacji. Oznacza to, że informacja, która opisuje powstaje Wszechświata ma swój kierunek splątania. Każda następna chwila zawiera poprzednią chwilę, dlatego mówimy tu o splątaniu informacyjnym. Każda chwila opisana informacją musi zawierać dane z poprzedniej chwili. Oznacza to, że informacja gromadzi dane historyczne, które są wykorzystywane do opisu kolejnych chwil naszej Rzeczywistości. Czy taki opis może dążyć do rozproszenia informacyjnego?

Entropia (s lub S) – termodynamiczna funkcja stanu, określająca kierunek przebiegu procesów spontanicznych (samorzutnych) w odosobnionym układzie termodynamicznym. Entropia jest miarą stopnia nieuporządkowania układu i rozproszenia energii. Jest wielkością ekstensywną. Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, jeżeli układ termodynamiczny przechodzi od jednego stanu równowagi do innego, bez udziału czynników zewnętrznych (a więc spontanicznie), to jego entropia zawsze rośnie. Pojęcie entropii wprowadził niemiecki uczony Rudolf Clausius.

Carnot zaproponował, że ciepło musi być zawsze tracone, aby silnik cieplny mógł wykonywać swoją pracę, ale nie określił ilościowo straty ciepła. Rudolf Clausius w swoim artykule „On the Moving Force of Heat, and the Laws regarding the Nature of Heat itself which are deducible therefrom” z 1851 roku potwierdził dwie teorie:

• energia wewnętrzna jest zachowana (pierwsza zasada termodynamiki), określona jako
• ciepło przepływa w sposób naturalny z ciała cieplejszego do chłodniejszego (bez określenia ilościowego)

Po przedstawieniu cyklu Carnota rozszerzonego o trzecie ciało (gaz doskonały), które odpowiada za transport ciepła pomiędzy dwoma zbiornikami, Clausius zauważył, że w przypadku silników odwracalnych iloraz ciepła dostarczonego do odprowadzonego był stale równe ilorazowi temperatur bezwzględnych cieplejszego i chłodniejszego zbiornika:

Entropia jest funkcją stanu, to znaczy, że jej wartość zależy wyłącznie od stanu układu (od aktualnych wartości jego parametrów). Zmiana funkcji stanu nie zależy od drogi, lecz jedynie od stanu początkowego i końcowego układu. Z punktu widzenia matematycznego różniczka entropii dS jest różniczką zupełną i wynik jej całkowania nie zależy od drogi całkowania.

W latach 60. XX wieku węgierski matematyk Alfred Rényi uogólnił pojęcie entropii do zbioru funkcji za pomocą których można opisać ilościowo różnorodność, niepewność czy losowość systemu. Miara ta od jego nazwiska nazywana jest entropią Rényi.

Entropię można interpretować jako niepewność wystąpienia danego zdarzenia elementarnego w następnej chwili. Jeżeli jakieś zdarzenie w zbiorze zdarzeń występuje z prawdopodobieństwem równym 1, to entropia układu wynosi wówczas 0, gdyż z góry wiadomo, co się stanie – nie ma niepewności.

Definicja informacyjna była pierwotnie próbą ujęcia tradycyjnego pojęcia entropii znanego z termodynamiki w kategoriach teorii informacji. Okazało się jednak, że definicja ta jest przydatna w ramach samej teorii informacji.

Pojęcie entropii jest bardzo przydatne np. w dziedzinie kompresji danych. Entropię zerowego rzędu można obliczyć znając histogram ciągu symboli. Jest to iloczyn entropii i liczby znaków w ciągu. Osiągi kodowania Huffmana są często zbliżone do tej granicy, jednak lepszą efektywnością charakteryzuje się kodowanie arytmetyczne.

Przyjęcie modelu, w którym uwzględnia się kontekst znaku, pozwala zwykle na bardzo duże obniżenie entropii. Czy zatem entropia może być miarą rozproszenie informacji, która opisuje stan Wszechświata w danym momencie czasu?

Entropia i śmierć wszechświata. "Miara chaosu" obrazem naszej zagłady

Autor: Bartosz Witoszka

Nie jest sekretem, że Ziemia, nasz Układ Słoneczny i inne elementy kosmosu w końcu zginą z powodu zachodzących we wszechświecie procesów fizycznych. Mało kto jednak zdaje sobie sprawę, że koniec wszystkiego, co nas otacza, jest ściśle związany z entropią, często określaną jako "stopień nieuporządkowania" lub "miara chaosu".

Informacyjna ekspansja. Entropia i koniec wszechświata — jak są połączone?

Pojęcie entropii zostało wprowadzone do fizyki w XIX w. przez niemieckiego badacza Rudolfa Clausiusa i odnosi się ono do funkcji stanu zamkniętego układu termodynamicznego "określającego kierunek przebiegu procesów spontanicznych" zachodzących w tym zbiorze materii. Z takimi układami mamy do czynienia na co dzień – to np. szczelnie zamknięty garnek z gotującą się zupą czy bateria zasilająca elektronikę, ale warto podkreślić, że takim zamkniętym układem termodynamicznym jest również wszechświat.

Źródło: https://www.komputerswiat.pl/artykuly/redakcyjne/oto-jak-bedzie-wygladac-zaglada-wszechswiata-wygrana-chaosu-nieunikniona/y5emrmw

W ogólnej teorii względności, aby opisać czarną dziurę, wystarczy podać jej masę, moment pędu i ładunek elektryczny. Zgodnie z tą teorią czarna dziura nie zawiera żadnej informacji ponad te parametry. Do czarnej dziury wpada materia o niezerowej entropii, zatem przy wpadaniu entropia całego układu się zmniejsza. Wynika z tego, że ogólna teoria względności łamie drugą zasadę termodynamiki. Fizycy zaczęli więc poszukiwać uogólnienia teorii czarnych dziur, tak żeby pozostawała w zgodzie z termodynamiką. Owocne okazało się rozważenie efektów kwantowych.

Informacyjna ekspansja - ekspansja Wszechświata

Jeśli zakładamy, że na początku pojawienia się Wszechświata istniała do opisu stanu tylko Informacja Pierwotna, to Wielki Wybuch może zostać odwzorowany za pomocą informacji. Taka interpretacja teorii Wielkiego Wybuchu została zaprezentowana na poniższej animacji. Prezentowana interpretacja może wówczas uwzględniać efekt inflacji jako inflację informacji. Im więcej informacji, tym więcej dzieje się w kreacji Wszechświata. Jeśli zaś nasz Informacja Pierwotna będzie dążyć do rozproszenia, to wówczas mamy do czynienia z końcem naszych czasów - to interpretacja śmiercie cieplnej Wszechświata.

Informacyjna ekspansja przypomina nam ekspansję Wszechświata. Wydaje się, że ekspansja może również dotyczyć informacji. W teorii informacji - Entropia – średnia ilość informacji, przypadająca na pojedynczą wiadomość ze źródła informacji. Innymi słowy jest to średnia ważona ilości informacji niesionej przez pojedynczą wiadomość, gdzie wagami są prawdopodobieństwa nadania poszczególnych wiadomości. Mało kto jednak zdaje sobie sprawę, że koniec wszystkiego, co nas otacza, jest ściśle związany z entropią, często określaną jako "stopień nieuporządkowania" lub "miara chaosu". Oznacza to, że informacja podobnie jak energia może ulec rozproszeniu. Jeśli tak, to na jakich warunkach dokonuje się rozproszenie informacji.

Stopień nieuporządkowania dla informacji spowoduje, że opisywana Rzeczywistość wraz z upływem czasu, za pomocą Informacji Pierwotnej staje się mniej czytelna - rozproszona. Wszystko to może dążyć do końca czasów Wszechświata.

Początkowo, Informacja Pierwotna opisuje stany dla kolejnych chwil istnienia. Ponieważ każdy kolejny opis stanu musi zawierać dane z poprzedniego opisu stanu oznacza to, że taki ciąg Informacji Pierwotnych wyznacza sekwencję. Taka sekwencja jest traktowana jako strzałka czasu. Strzałka Czasu może wyznaczać początek i koniec. Strzałka czasu staje się miarą rozproszenie - im więcej czasu upłynie.

Marek Ożarowski