اگر جهان شبیه‌سازی کامپیوتری عظیم باشد، چند بیت برای اجرای آن لازم است؟
براساس تخمینی جدید کیهان می‌تواند شامل ۶۰۰ میلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون تریلیون بیت اطلاعات باشد. یافته‌ها همچنین این احتمال فرضی را مطرح می‌کنند که جهان درواقع یک شبیه‌سازی کامپیوتری عظیم است؛ اما پشت چنین رقم عجیبی، فرضیهای عجیب‌تر قرار دارد. شش دهه پیش، رفل لانداور فیزیک‌دان آلمانی آمریکایی نوعی هم ارزی بین اطلاعات و انرژی را پیشنهاد داد زیرا پاک‌سازی یک بیت دیجیتال در کامپیوتر منجر به تولید مقادیر اندکی گرما می‌شود که شکلی از انرژی است.
براساس E=mc^2، معادله‌ی معروف اینشتین، انرژی و ماده شکل‌های متفاوتی از یکدیگر هستند. بر همین اساس ملوین ووگسان فیزیک‌دان دانشگاه پورتثماوث انگلستان این احتمال را مطرح کرد که رابطه‌ای بین اطلاعات، انرژی و جرم وجود دارد. او می‌گوید:
با استفاده از اصل هم‌ارزی اطلاعات، جرم، انرژی فرض کردم اطلاعات شکل غالب ماده در جهان است.
اطلاعات همچنین می‌تواند برای ماده‌ی تاریک هم در نظر گرفته شود. ماده‌ای اسرارآمیز که بیشترین بخش ماده‌ی کیهان را تشکیل می‌دهد. ووپسون به تخمین مقدار اطلاعات در یک ذره‌ی مستقل زیراتمی مثل پروتون یا نوترون پرداخت. چنین موجودیت‌هایی را می‌توان به‌طور کامل براساس سه ویژگی پایه توصیف کرد: جرم، بار الکتریکی و اسپین (چرخش). به گفته‌ی ووپسون:
این ویژگی‌های ذرات بنیادی را از یکدیگر متمایز می‌سازند و به‌عنوان اطلاعات درنظر گرفته می‌شوند.
اطلاعات دارای تعریف مشخصی است که برای اولین بار توسط مهندس ریاضیدان آمریکایی، کلاد شانون در مقاله‌ی به نام نظریه‌ی ریاضی ارتباطات در سال ۱۹۴۸ ارائه شد. شانون با بررسی حداکثر بازدهی برای انتقال اطلاعات به معرفی مفهوم بیت پرداخت. بیت می‌تواند مقادیر صفر یا یک را بگیرد و مانند مسافت که براساس فوت یا متر یا مانند دما که براساس درجه اندازه‌گیری می‌شوند، واحد اندازه‌گیری اطلاعات هم بیت است.
ووپسون با استفاده از معادله‌های شانون به این نتیجه رسید که یک پروتون یا نوترون می‌توانند شامل هم‌ارز ۱/۵۰۹ بیت اطلاعات رمزنگاری‌شده باشند. سپس ووپسون به تخمینی برای تعداد کل ذرات در جهان قابل مشاهده رسید تا به این صورت محتوای کل اطلاعات کیهان را تعیین کند. این مقدار براساس تخمین‌های قبلی برابر با ۱۰ به توان هشتاد بود. یافته‌های ووپسون در تاریخ ۱۹ اکتبر امسال در مجله‌ی AIP Advances منتشر شد.
به گفته‌ی ووپسون گرچه رقم حاصل بسیار عظیم است اما به اندازه‌ی کافی بزرگ نیست تا ماده‌ی تاریک موجود در جهان را محاسبه کند. او در پژوهش‌های اولیه‌ی خود به رقم ۱۰ به توان ۹۳ بیت اطلاعات دست یافته بود که ۱۰ تریلیون برابر بیشتر از رقم قبلی بود. او می‌گوید: «عدد به‌دست‌آمده کمتر از حد انتظار بود.»
مقاله‌ی مرتبط:آیا ممکن است جهان ما در آزمایشگاه ساخته شده باشد؟چرا احتمال مصنوعی بودن هوش فرازمینی بیشتر است؟
ممکن بود چیز مهمی در محاسبات ووپسون از قلم افتاده باشد. این محاسبات متمرکز بر ذراتی مثل پروتون و نوترون بودند اما ذراتی مثل الکترون‌ها، نوترینوها و کوارک‌ها را نادیده گرفتند؛ زیرا به گفته‌ی ووپسون تنها پروتون‌ها و نوترون‌ها می‌توانند اطلاعات را در خود ذخیره کنند. او همچنین تأکید می‌کند که ممکن است این فرضیه اشتباه باشد و شاید ذرات دیگر هم بتوانند اطلاعات را در خود ذخیره کنند. شاید به همین دلیل بود که محاسبات او با محاسبات قبلی درباره‌ی اطلاعات کل جهان متفاوت بود.
با اینکه محاسبات ووپسون ممکن است بلافاصله کاربردی نشوند می‌توان از آن‌ها برای پی بردن به ماهیت کیهان استفاده کرد. به گفته‌ی گرگ لافلین، ستاره‌شناس دانشگاه ییل که در این پژوهش مشارکتی نداشت:
ایده‌ی شبیه‌سازی کامپیوتری شگفت‌انگیز است. محاسبه‌ی محتوای اطلاعات به‌ویژه تعداد بیت‌های حافظه‌ی مورد نیاز برای اجرای جهان جذاب است. بااین‌حال فرضیه‌ی شبیه‌سازی یک فرضیه‌ی محض باقی خواهد ماند و هیچ راهی برای اثبات آن وجود ندارد.
اگر براساس فرضیه‌ها جهان کامپیوتری شبیه‌سازی‌شده باشد؛ اطلاعات آن برابر با تریلیون‌ها بیت خواهد بود. با فرضیهای عجیب می‌توان این رقم را توجیه کرد.