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Andrew Côté
Andrew Côté1. Jan. 2024
Es ist möglich, dass das gesamte Universum als ein schwarzes Loch Computer "läuft", hier ist der Grund: Wenn etwas mit der gleichen Masse wie das Universum ein schwarzes Loch wäre, hätte der Ereignishorizont einen Radius von 14 Milliarden Lichtjahren - was wir über unser eigenes Universum beobachten. Schwarze Löcher sind auch die rechnerisch dichtesten möglichen Objekte, da sie die Grenze darstellen, wie viel Information man in ein endliches Volumen packen kann. Dies ist als die Bekenstein-Grenze bekannt, die tatsächlich eine Aussage über die maximal mögliche Entropie ist, aber es stellt sich heraus, dass die thermodynamische Entropie eines physikalischen Systems die gleiche ist wie die Shannon-Entropie der Informationen, die benötigt werden, um dieses System zu beschreiben. Okay, es stellt sich also heraus, dass schwarze Löcher die besten möglichen Computer sind und unser Universum die richtige Masse und Größe hat, um ein schwarzes Loch zu sein. Wie werden die Berechnungen durchgeführt? Zuerst, I/O für schwarze Loch Computer: Wenn man etwas in ein schwarzes Loch fallen lässt, dehnt die Schwerkraft, während es in Richtung des Ereignishorizonts fällt, die Zeit so, dass alle quantenmechanischen Phänomene für einen außenstehenden Beobachter eingefroren erscheinen, und die vollständige quantenmechanische Beschreibung des Objekts, d.h. sein Informationsgehalt, wird auf dem Ereignishorizont eingeprägt. Das ist dein Input. Gleichzeitig verdampft das schwarze Loch langsam durch Hawking-Strahlung - es gibt eine konstante Hintergrundfluktuation im Energieinhalt des Raums, die man sich als "quantum foam" vorstellen kann, oder als Paare von Materie- und Antimaterie-Teilchen, die in Existenz auftauchen und sich gegenseitig vernichten. An der scharfen Grenze des Ereignishorizonts wird ein Mitglied des Teilchen-Antiteilchen-Paares eingefangen und fällt in das schwarze Loch, während das andere ins All strahlt. Das ist dein Output. Diese beiden Phänomene sind verbunden durch die Art und Weise, wie der gravitative Einfluss der in das schwarze Loch fallenden Materie die lokale Form der Ereignishorizontgrenze subtil verformt, was beeinflusst, wie die Hawking-Strahlung emittiert wird. Okay, du kannst mit einer BH-CPU interagieren, indem du Dinge hineinwirfst und die emittierte Strahlung beobachtest. Was passiert im Inneren? Es gibt zwei Dinge zu beachten: Das erste ist, dass es durch das holographische Prinzip tatsächlich möglich ist, eine komplexe dreidimensionale Konfiguration von Atomen, Molekülen und Energie perfekt zu rekonstruieren, indem Informationen auf einem begrenzenden Volumen kodiert werden. Das zweite ist, dass man nicht unbedingt einen "Punkt" unendlicher Dichte im Inneren eines schwarzen Lochs erhält - in der Einstein–Cartan–Sciama–Kibble-Theorie der Gravitation, die eine Einschränkung auf ein Merkmal der Raum-Zeit lockert, das die quantenmechanische Eigenschaft des intrinsischen Spins berücksichtigt. Während die Materie immer mehr komprimiert wird, wächst eine Spin-Spin-Abstoßungskraft, um den gravitativen Kollaps auszugleichen, und die Materie erreicht eine endliche kritische Dichte, an der sie zurückprallt und sich ausdehnt, wodurch die Rückseite eines Einstein-Rosen-Brücken-Wurmlochs zu einem sich ausdehnenden Universum entsteht. Okay, du erhältst ein sich ausdehnendes Universum wie das, in dem wir leben, wo die 3D-physikalischen Prozesse im Inneren durch Informationen dargestellt werden können, die auf der umschließenden Oberfläche kodiert sind, sodass der Rand unseres Hubble-Volumens der Ereignishorizont des schwarzen Lochs ist. Klingt bisher gut. Was berechnet das? Es stellt sich heraus, dass "Berechnung" das ist, was passiert, wenn physikalische Systeme "ihr Ding tun" - wenn zwei Atome sich verbinden, wenn Moleküle reagieren, wenn ein zelluläres Organell ein Protein produziert, wenn ein Tier Immunität gegen eine Krankheit entwickelt - all diese physikalischen Prozesse sind von der Natur, Informationen zu transformieren, d.h. die physikalische Konfiguration der Dinge, gemäß einer Zustandsmaschine oder Transformationsmatrix oder Hamilton-Operator - eine Reihe von Regeln bestimmt, was im nächsten Taktzyklus passiert. Und es gibt wahrscheinlich Taktzyklen und unteilbare Bits - eine Implikation des holographischen Prinzips ist, dass der innere Raum-Zeit nicht unendlich teilbar ist, andernfalls würde es eine unbegrenzte Menge an Informationen erfordern, um ihn zu beschreiben. Und tatsächlich gibt es eine "kleinste" Dauer und Länge.
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