Bạn đoán xem vũ trụ cần bao nhiêu bit?
Như các bạn có thể đã biết, bit (Binary digit) là đơn vị cơ bản nhất, nhỏ nhất dùng để biểu thị những thông tin trong máy tính và truyền thông kỹ thuật số. Cứ 8 bit thì tạo nên 1 byte, .073.741.824 byte. Vậy nếu vũ trụ là một cái máy tính khổng lồ, thì cần bao nhiêu bit để “chạy” nó.
Theo tính toán của nhà khoa học, vũ trụ khả kiến (vũ trụ mà chúng ta quan sát được) có thể chứa khoảng 6x10^80 - hoặc 600 triệu nghìn tỷ nghìn tỷ nghìn tỷ nghìn tỷ nghìn tỷ nghìn tỷ (600 million trillion trillion trillion trillion trillion trillion) - bit thông tin.
Khoảng 6 thập kỷ trước, một nhà vật lý người Mỹ gốc Đức, Rolf Landauer, đã đề xuất sự tương đồng giữa thông tin và năng lượng, vì khi xóa một bit kỹ thuật số trong máy tính sẽ tạo ra một lượng nhiệt nhỏ, đó là một dạng năng lượng.
Albert Einstein đã tạo ra phương trình nổi tiếng ^2, đưa ra lý thuyết rằng mọi vật có khối lượng đều có năng lượng, do đó cũng có thể nói mọi dạng thực thể của vật chất trong tự nhiên đều có năng lượng. Melvin Vopson, một nhà vật lý tại Đại học Portsmouth ở Anh, phỏng đoán rằng một mối quan hệ có thể tồn tại giữa thông tin, năng lượng và khối lượng.
“Sử dụng nguyên lý tương đối giữa khối lượng-năng lượng-thông tin, tôi suy đoán rằng thông tin có thể là một dạng vật chất thống trị trong vũ trụ”, Vopson cho biết. Ông nói thêm, thông tin thậm chí có thể giải thích cho vật chất tối, chất bí ẩn tạo nên phần lớn vật chất trong vũ trụ.
Vopson bắt đầu xác định lượng thông tin trong một hạt hạ nguyên tử, chẳng hạn như proton hoặc neutron. Ông nói, các thực thể như vậy có thể được mô tả đầy đủ bằng ba đặc điểm cơ bản: khối lượng, điện tích và spin (một đại lượng vật lý, có bản chất của mô-men động lượng và là một khái niệm thuần túy lượng tử) của chúng.
Vospon áp dụng bài báo quan trọng mang tên "A Mathematical Theory of Communication" của Claude Shannon (nhà toán học, kỹ sư điện tử, và mật mã học người Mỹ, được biết đến là cha đẻ của lý thuyết thông tin).
Bằng cách xem xét hiệu quả tối đa mà thông tin có thể được truyền đi, Shannon đã đưa ra khái niệm về bit, có thể nhận và hiểu được 2 giá trị của chữ số nhị phân 1 hoặc 0 và được sử dụng để đo các đơn vị thông tin, giống như khoảng cách được đo bằng feet hoặc mét hoặc nhiệt độ được đo bằng độ.
Sử dụng các công thức của Shannon, Vopson xác định rằng mỗi hạt cơ bản trong Vũ trụ quan sát được tương đương với 1.509 bit thông tin được mã hóa.
Tiếp theo, Vopson sử dụng Số Eddington nổi tiếng, dùng để chỉ tổng số proton trong Vũ trụ quan sát được (hiện tại là 10^80). Vopson rút ra một công thức để ước lượng số lượng của tất cả các hạt cơ bản trong vũ trụ. Sau đó, ông điều chỉnh ước tính của mình dựa trên nhiệt độ của vật chất có thể quan sát được (sao, hành tinh, môi trường liên sao, v.v.)
Từ đó, Vopson tính toán rằng tổng lượng thông tin được mã hóa tương đương với 6x10^80 bit. Số bit này tương đương với 7,5×10^59 zettabyte, hay 7,5 octodecillion (57 số 0) zettabyte. So sánh với lượng dữ liệu được tạo ra trên toàn thế giới trong năm 2020 là 64,2 zettabyte, con số này có thể mô tả là “một trời một vực”.
Ông thừa nhận rằng có thể giả định của mình là sai và có lẽ các hạt khác cũng có thể lưu trữ thông tin (Vopson tập trung vào các hạt như proton và neutron nhưng bỏ qua các hạt như electron, neutrino và quark, bởi vì, theo Vopson, chỉ có proton và neutron mới có thể lưu trữ thông tin về chúng).
Tuy nhiên, cho đến nay, giả thuyết vẫn chỉ là giả thuyết. Không có cách nào để biết liệu điều đó có đúng hay không.
VietBF @ Sưu tầm