Kolik váží informace

Fyzika je obor mnohdy tajemný. Opačná představa, že je to v podstatě zcela vysvětlená záležitost, která převládala kolem roku 1900, se velmi brzy ukázala mylnou jako máloco. Způsobí zahrnutí informace do fyziky další revoluci?

V roce 1900 byl Max Planck nucen s nechutí zavést kvantování energie, aby vysvětlil zbývající "drobný" problém, a to záření absolutně černého tělesa (třeba žárovky či Slunce). To byla předzvěst kvantové mechaniky. Ta později ukázala, že dosavadní tzv. klasická fyzika byla spíše malou částí fyziky. Následně se z fyziky vyhrnuly desítky elementárních částic, atd.

A i řešení druhé nevyřešené drobnosti, negativního výsledku Michelson-Morleyho pokusu, kterým se hledal světlonosný 3D éter, udělalo do fyziky takovou "díru", že se klasická fyzika opět ukázala spíše jen malým ostrůvkem znalostí. Mluvíme pochopitelně o obou teoriích relativity.

Jak asi skutečně vypadá částice v kvantové mechanice? (Pixabay free picture)

Pak jsme se poučili a ten nějak neustále očekáváme a hledáme další pokroky ve znalostech. Ovšem někdy se zdá, že si je prostě jen vymyslíme. Nevadí, empirie to vyjasní, odmítne, co realitě neodpovídá. Ovšem často stačí mnohem jednodušší věc na odstranění chyby, a to prostá úvaha.

Bude taková úvaha stačit třeba na nápad, že informace má hmotnost, jak někteří navrhují? Navíc když někdo formuluje princip ekvivalence hmotnosti, energie a informace? Podívejme se na to: Každý zná vzorec E=m.c^2, který se nepřesně vykládá jako ekvivalence hmotnosti a energie. Ono je to sice něco jiného, a to fakt, že s každou hmotností je spojena energie podle E=mc^2, a s každou energií je spojena dle tohoto vzorce příslušná hmotnost. Jako je spojena lícová strana mince s jejím rubem. Jedna neexistuje bez druhé. Ale to tady nebudeme rozebírat, nicméně jestli vás to zajímá, zkuste text Co je čistá energie bez hmoty, která vládne vesmíru. My tady ale prozkoumáme, může-li být hmotnost ekvivalentní informaci.

Jedničku můžeme zapsat pomocí velmi rozmanité energie (Pixabay free picture).

Tedy jestli každá informace musí být provázena přesně určenou (minimální) hmotností. Z takové představy by ale mělo vyplývat, že když na zeď nasprejujeme dest metrů vysokou jendičku, měla by mít její barva stejnou hmotnost, jako když toutéž barvou namalujeme jedničku centimetr velkou. To očividně není pravda, takže ekvivalence mezi informací a hmotností zřejmě není.

Možná by se dalo trochu uvažovat o tom, že by bylo nějaké minimum hmotnosti či energie pro zápis informace. Nic takového ale ze současné fyziky nevyplývá. Když vezmeme tu energii, pak Heisenbergovy relace neurčitosti, které jsou pro někoho jakýmsi absolutním koncem světa (chybně), nemají žádný spodní limit pro energii. V těchto relacích je spodní limit pouze pro součin energie a času, přesněji pro jejich neučitost, ale energie může klesat libovolně nízko. Fotony jsou sice porce energie, ale ty porce mohou být libovolně malé.

Onen součin je možné znázornit v metafoře tak, že třeba máme jakýsi limit pro minimální plochu papíru. Dejme tomu, jeden centimetr čtvereční. Jeho plocha je součinem dvou stran, jako je Planckova konstanta součinem času a energie. A když z toho čtverečku papíru uděláme extrémně dlouhý proužek, může být hodně tenký. Vlastně libovolně tenký. Stejně tak může být k zápisu informace teopreticky použito neohraničeně malé množství energie. Žádná ekvivalence energie (potažmo hmotnosti) a informace se tedy nekoná.

Z fyziky se občas někdo snaží vydolovat až neuvěřitelně esoterické závěry, a tohle je právě jeden z nich. Esoterici všech zemí, spojte se! Dorazit tuto představu můžeme i kvantovou provázaností. Ta se pohybuje pod hranicemi relací neurčitosti a přesto informaci přenáší. Viz výklad zde: Jak ihned navázat kontakt s mimozemšťany - praktický návod.

Kvantová provázanost přenáší informaci zřejmě jemnějším způsobem než jaký ovládáme dnes (Pixabay free picture).

Ale abychom citovali i protistranu, můžete si přečíst článek, který ekvivalenci informace a energie navrhuje: The mass-energy-information equivalence principle. Nebo článek There is no dark matter. Instead, information has mass, physicist says. Wiki tento údajný princip pojmenovává jako Landauerův princip.

Chtělo by to hlavně logicky konzistentní zdůvodnění, proč by měla mít informace nějakou minimální hmotnost. A takové v těch článcích není. V úvodu prvního výše uvedeného článku se konstatuje, že informace musí být podle Shanonna nezávislá na konkrétních fyzikálních vlastnostech nosiče. Ovšem pak se chystá dotyčný vážit konkrétní paměťové médium, kde se informace zapisuje konkrétním fyzikálním principem, což ten úvodní předpoklad porušuje. Takže ta úvaha je nesmysl.

Informace je mrška a zapisujeme ji se stále menší spotřebou energie (Pixabay free picture).

Takže představa, že informace má hmotnost je nesprávná, hmotnost má vždy jen nosič informace, a tento nosič může mít libovolnou hmotnost podle toho, jaké médium se pro zápis informace použije. Jedničku může reprezentovat třeba 1 hvězda, pak je celá hvězda jedním bitem. Na smazání obrovské jedničky přes celou tabuli potřebujeme také mnohem víc energie, než na smazání maličké jedničky či jedničky na počítačovém disku, atd.

Neexistuje žádný limit pro energii, hmotnost a tady ani pro informaci. Takový může být pro nějakého konkrétního nositele informace, ale nosiče informací se postupně mění, miniaturizují a nahrazují se tak stále jemnějšími.

––––––––––––––––––––––––––––
Zajímá-li vás třeba otázka času, zkuste například blog: Proč (ne)existuje čas (velmi jednoduše)