Czy istnieje Entropia Informacji Wszechświata?
Entropia Informacji. Rzeczy mają tendencję do bałaganienia. Znamy tę prawdę intuicyjnie, ale w ciągu ostatnich 200 lat fizycy zrozumieli ją również matematycznie. Enigmatyczna właściwość znana jako entropia, która z grubsza opisuje stopień pomieszania elementów układu, ma tendencję do ciągłego wzrostu. Innymi słowy, z upływem czasu wszystko staje się coraz bardziej chaotyczne i pomieszane. Fizycy nazywają tę tendencję drugą zasadą termodynamiki, ale jest to bardziej kwestia statystyki niż fizyki. Entropia rośnie, ponieważ istnieje więcej sposobów na bałagan niż na porządek. Czy będzie podobnie jak w przypadku Entropii Informacji?
Według II zasady termodynamiki każdy układ izolowany dąży do stanu równowagi, w którym entropia osiąga maksimum. Zakładając, że Wszechświat jako całość jest układem izolowanym, powinien on również dążyć do równowagi. Wychodząc z tych założeń, Hermann von Helmholtz wysunął hipotezę śmierci cieplnej Wszechświata, według której Wszechświat w końcu dojdzie do równowagi termodynamicznej, w której niemożliwa będzie zamiana energii cieplnej na pracę, przez co niemożliwy będzie rozwój Wszechświata. Jednak nie mamy ostatecznego przekonania, że nasz Wszechświat jest układem izolowanym.
Z drugiej strony istnieją teorie, według których przejście obiektu przez horyzont zdarzeń związane jest z całkowitym zniknięciem zawartej w tym obiekcie informacji. Z matematycznego punktu widzenia fakt ten sprowadza się do stwierdzenia, że do opisu czarnej dziury wystarczy podać jej masę, ładunek oraz moment pędu. Dla poszczególnych kombinacji tych trzech wartości sformułowano następujące rozwiązania równań opisujących czarną dziurę:
- Kerra – Newmanna – ładunek, masa, moment pędu niezerowe.
- Schwarzschilda – tylko masa niezerowa,
- Reissnera – Nordströma – ładunek, masa niezerowa, brak momentu pędu,
- Kerra – masa i moment pędu niezerowy, brak ładunku,
Wzór na entropię czarnej dziury powstał przy założeniu, że podczas spadania ciała do czarnej dziury jej masa rośnie wraz z jej entropią; proporcjonalny do masy jest horyzont zdarzeń, czyli promień Schwarzschilda. Z faktu, że czarne dziury posiadają temperaturę wynikałoby, że mogą one emitować promieniowanie i w ten sposób zmniejszać swoją entropię, zwiększając entropię wszechświata. Efekt ten został nazwany promieniowaniem Hawkinga.
Ze względu na to, że temperatura czarnej dziury jest odwrotnie proporcjonalna do jej masy, promieniowanie to może być silne jedynie dla bardzo małych czarnych dziur - znacznie mniejszych niż takie, które powstają przez kolaps gwiazd i nie zostało ono potwierdzony obserwacyjnie. Co tak naprawdę dzieje się materią w czarnej dziurze - tego dokładnie nie wiemy.
Ponieważ zakrzywienie czasoprzestrzeni jest odczuwane jako siła grawitacji, czasem mówi się potocznie, że czarną dziurę stanowi materia ściśnięta tak, że siła grawitacji, z jaką oddziałuje ona na samą siebie, nie może być zrównoważona przez siły wewnętrzne (ciśnienie). Jest to uproszczenie o tyle, że w myśl równań Einsteina ciśnienie daje wkład współdziałający z siłą grawitacji (czyli wzrost ciśnienia przyspiesza, a nie spowalnia powstanie czarnej dziury).
Ogólna Teoria Względności przewiduje istnienie we wnętrzu czarnej dziury osobliwości. Jest to miejsce, gdzie krzywizna czasoprzestrzeni staje się nieskończona, a oddziaływanie grawitacyjne staje się nieskończenie silne (Roger Penrose oraz Stephen Hawking), co prowadzi do problematycznej dla teorii fizyki sytuacji, gdy załamałyby się wszystkie jej prawa. Co, jeśli we wnętrzu czarnych dziur entropia osiąga stan Początku bądź Końca Wszechświata? Najpierw jednak postawny pytanie: czy nasz Wszechświat jest układem izolowanym.
Entropia Informacji - Wszechświat jako układ izolowany
Według naszej Koncepcja ToE–Przestrzeni Kwantowej, nasz Wszechświat musi być układem izolowanym. Wszechświat może istnieć we wnętrzu Osobliwości Inicjalnej. Według naszej Koncepcja ToE–Przestrzeni Kwantowej, aby Wszechświat mógł zaistnieć musiał dokonać się jakiś powód - nazwaliśmy ten powód Praprzyczyną. W innym przypadku nie miałoby sensu istnienie w nicości. Istnieć można tylko w czymś. Osobliwość Inicjalna wytwarza środowisko, to powód do istnienia. Czy zatem Osobliwość Inicjalna może wykreować układ izolowany, w którym istnieje Wszechświat? Kiedy entropia rozpoczyna istnieć, zobacz artykuł w linku.
Załóżmy na chwilę, że Wszechświat miał swój Początek. Wówczas prawdopodobnie Wszechświat powstał z jakiegoś powodu. Coś musiał się dokonać, zdarzyć, aby wytworzyły się szczególne okoliczności powstania Wszechświata. Tu odwołujemy się do naszej intuicji - Powstanie Wszechświata jest skutkiem jakiejś Przyczyny - według nas Praprzyczyny Wszystkiego. Według nas, taka Praprzyczyna mogła być interpretowana jako przyjazne środowisko dla istnienia czegokolwiek. Jaki byłby sens powstania czegoś bez powodu na terenie niczego? Coś może istnieć tylko w czymś i to "czymś" zapewnia izolację.
Nasza Praprzyczyna - Osobliwość Inicjalna, jest interpretację struktury Przestrzeni Kwantowej. Struktura Przestrzeni Kwantowej jest środowiskiem, na którym może zostać wygenerowana Informacja o różnych obiektach. Taka informacja jest odwzorowanie stanów energetycznych, które zgromadzone są właśnie w strukturze Przestrzeni Kwantowej. Oznacza to, taka struktura Przestrzeni Kwantowej jest interpretację matrycy, która jest w stanie za pomocą Informacji Pierwotnej odwzorować dowolny stan Wszechświata.
Według naszej Koncepcja ToE–Przestrzeni Kwantowej, Wszechświat musi dokonywać się gdzieś, w jakimś konkretnym środowisku, które otacza jego istnienie i pozwala na ekspansję według praw fizyki. Takie środowisko jest opisem - to informacja, nazwana przez nas Informacją Pierwotną. Dlatego Informacja według nas jest kluczowym czynnikiem dla opisu Wszechświata. Czy zatem istnieje Entropia Informacji?
Entropia Informacji - interpretacja opisu Wszechświata
Według naszej obecnej wiedzy Entropia, to 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. 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. 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.
Według naszej Koncepcja ToE–Przestrzeni Kwantowej, Informacja Pierwotna jest elementem, który opisuje stan Wszechświata dla danego momentu w czasie. Taka informacja współtworzy ciąg do opisu Rzeczywistości. Opis Rzeczywistości dokonuje się w każdej bieżącej chwili. W każdej chwili mamy do czynienia ze zjawiskiem entropii. Oto przykład z naszej Rzeczywistości.
Weź kroplę atramentu i upuść do kałuży wody. Wyobraź sobie wszystkie możliwe sposoby ułożenia cząsteczek atramentu i wody. Układy, w których cząsteczki atramentu układają się razem w maleńką łezkę, są rzadkie w porównaniu ze wszystkimi konfiguracjami, w których cząsteczki atramentu mogą rozmieścić się w dowolnym miejscu w kałuży. Drugie prawo to po prostu stwierdzenie, że cząsteczki, drgając i popychając się nawzajem, z pewnością znajdą się w jednym z bardziej prawdopodobnych układów (cząsteczki atramentu rozproszone równomiernie), a nie w szczególnym i rzadkim układzie (wszystkie cząsteczki atramentu skupione razem).
Obserwowane zjawisko z naszego przykładu ilustruję zjawisko entropii. Cały Wszechświat dąży do stanu równowagi ulegając jednocześnie entropii. Nasz opis Wszechświata dokonuje się za pomocą Informacji Pierwotnej, dlatego być może opis ten - nasza sekwencja istnienia, będzie w naszej przyszłości dążyć do pewnej powtarzalności - do uporządkowania danych opisowych. Być może opis ten będzie wymuszał, aby taka sekwencja dążyła do jednego zakończenia.
Czy można to również odnieść do Czarnych Dziur, gdzie przejście obiektu przez horyzont zdarzeń związane jest z całkowitym zniknięciem zawartej w tym obiekcie informacji. Czy może to zatem oznaczać, że we wnętrzu Czarnej dziury dokonuje się zanik opisu informacyjnego poprzez uporządkowanie Informacji Pierwotnej? W jaki sposób? Wymaga to konkretnego wyjaśnienia.
Otóż, według naszej Koncepcja ToE–Przestrzeni Kwantowej, we wnętrzu czarnej dziury są zgromadzone informacje od Początku naszego Wszechświata do momentu jego zakończenia. Pytanie brzmi, czy te informacje mogą być użyteczne? A jeśli informacje we wnętrzu czarnej dziury dążą do jednego stanu Wszechświata - do opisu Pierwszej chwili istnienia naszego Wszechświata? Czy wówczas, w pierwszym momencie istnienia można było istnieć bez podstawowych atrybutów: bez czasu, bez przestrzeni, bez energii i bez materii. Być może wówczas istniała tylko jedność, tajemnicza więź pomiędzy czasem, przestrzenią, energią i materią.
Jeśli Pierwszy moment opisany Informacją Pierwotną prezentował interpretacją zjednoczenia czasu, przestrzeni, energii i materii, to opis ten musiał być zbieżny do jednego punktu - do momentu pierwszej Informacji Pierwotnej. Jeśli zatem nasz Wszechświat ma swój Początek i swój Koniec, to według naszej Koncepcja ToE–Przestrzeni Kwantowej, Informacja Pierwotna dla Pierwszego i Ostatniego Momentu jest taka sama. Oznacza to, że ciąg sekwencji dla Końca Wszechświata musi być zbieżny do jednej wartości. Wartość ta wydaje się być taka sama, chociaż w istocie nie ma równości dla nich. Szerzej zostało to opisane z artykule w linku.
Marek Ożarowski
Komentarze
Prześlij komentarz