مکاشفه در مفهوم اطلاعات- قسمت سوم- آیا جهان اطلاعات میزاید؟
اگر در حال خواندن این متن هستید، گوگل باید چند کلیک با شما فاصله داشته باشد. کلمهی «Brain» را جستجو کنید و تصاویرش را ببینید. این کلاف از خطوط پیچیده نامش مغز است. همهی ما یکی از آن را در سرهایمان داریم؛ پیچیدهترین ماشینی که میشناسیم، خالق «خود». حالا به اینترنت فکر کنید، این شاهراه بزرگ و در حال رشد اطلاعات که در تمام زمین قابل دسترس است و هر ثانیه معادل خروارها خروار کتاب، اطلاعات تولید میکند. این شبکهی عظیم سن کمی دارد و بیش از نیم قرن از تولدش نمیگذرد. نمونههای مغز شما هم عمر کمی دارند و تنها در دویست هزار سال اخیر برای اولین بار رشد و شروع به کار کردهاند. اینها به چه معناست؟ آیا زمین مغز شما را ساخته و اینترنت را خلق کرده؟ آیا زمان اطلاعات را روی زمین پخش کرده و به پیچیدگی آن افزوده؟ آیا جهان در حال زایش اطلاعات است؟
میخواهیم بدانیم چه به
سر اطلاعات موجود بر روی زمین آمده. آیا چیزی به آن اضافه شده یا مقداری از آن از
بین رفته؟ پس باید اول اعضای این اطلاعات را بشناسیم یا بتوانیم معیاری برای اشاره
به جزء اطلاعات پیدا کنیم. تحلیل را با یک مثال شروع میکنیم. یک شیشه ماسه را در
نظر بگیرید با ماسه هایی که به دو رنگ سرخ یا خاکستری هستند. این شیشه یک نمونه از
حاملهای دیجیتال سه بعدی است. میشود با هر چیدمان دلخواه مقدار محدودی از
اطلاعات را در آن ذخیره کرد. ولی آیا نهایت ظرفیت این شیشه همین است و شنها
کوچکترین جزء اطلاعاتند؟ اگر دو دانهی شن را از نمای بزرگتر ببینیم تفاوتهایی در
شکل ظاهری آنها پیدا خواهیم کرد، پس هر دانهی شن اطلاعات اضافیای با خود حمل میکند
که بیمصرف مانده است. با بزرگتر کردن دانهی شن سریعاً به مرز بیتها خواهیم
رسید. بیتهای ما اینجا باید ملکولها باشند؛ ذراتی که غیرقابل تمایزند. هیچ راه
عملیای برای مجزا کردن دو ملکول یکسان وجود ندارد، مثلاً نمیشود ملکولها را
کدگذاری کرد و به هر کدام شمارهی مجزایی داد. پس سر ملکولها به عنوان کوچکترین جزء
اطلاعات به توافق میرسیم، و به این ترتیب راهی برای محاسبهی ماکسیمم ظرفیت
دیجیتال شیشه خواهیم داشت. بگذارید اول ببینیم چه بر سر ظرفیت دیجیتال دنیا آمده…
دنیا را در آغاز تولد در نظر بگیرید، وقتی پر بود از تودههای سرد هیدروژن. یک ظرف
یک لیتری مفروض از این گاز را بخشبندی کنید طوری که طول اضلاع هر سلول به اندازهی
فاصلهی متوسط میان اتمها باشد. با این ساختار هر سلول یا خالی است، یا حداقل
حاوی یک اتم. حالا فرض کنید که تعدادی از اتمهای هیدروژن به هم پیوند بخورند و
اتمهای هلیم بسازند و ظرف ما محلولی از هیدروژن و هلیم باشد. سه حالت برای هر
سلول خواهیم داشت؛ خالی، حاوی هیدروژن، یا حاوی هلیم. در نگاه اول به نظر میرسد
که پیچیدگی محتوای ظرف بالا رفته و ظرفیت اطلاعاتیاش زیاد شده. پس دقیقتر بررسی
میکنیم. 3*n اتم هیدروژن را در نظر داشته باشید؛ 2*n
اتم به هم جوش میخورند و 1*n هلیم میسازند. در این ساختار 1*n
بیت داریم که هر کدام سه حالت میتوانند داشته باشند: هیدروژن، هلیم، و هیچکدام یا
صفر. حامل ما در حالت تک اتمی، 2 به توان 3*n داشت. در حالی که با همان مقدار ماده، در صورت ترکیب ذرات و متنوعتر شدنشان، ظرفیت حامل به 3 به توان n میرسد که از حالت اول کمتر است.
ولی این تنها نتیجهای مختص ظرفیت اطلاعاتی دنیا بود در مدل حامل دیجیتال. اطلاعات ممکن است به نوع دیگری در جهان ذخیره و در حال تبادل باشند؛ مساله را دوباره مدل میکنیم.
دنیای ما از ذرات تشکیل شده، و هر ذره دارای اطلاعات «مکان» و «سرعت» است. با اطلاع داشتن از این دو کمیت میتوان هر سیستمی را شبیهسازی کرد و از حالات بعدی مطلع شد. مکان و سرعت هیچ ذرهای به خودی خود تغییر نمیکند. تغییر این دو کمیت بدون اطلاع ذرات دیگر، ناقض علیت و قانون بقای ماده و انرژیست. بنابراین؛
اصل دوم: بنابه قانون علیت و قانون بقای ماده و انرژی،
مقدار کل اطلاعات در جهان ثابت است.
اصل دوم میگوید که ذرات کوچکترین حاملهای اطلاعاتند. اطلاعات هیچ ذرهای تغییر
نمیکند مگر اینکه به ذرات دیگر خبر داده شده، و در واقع اطلاعات به سایر حاملها
منتقل شوند.