Предложен эксперимент для измерения массы информации

Еще в прошлом веке Рольф Ландауэр из IBM предположил, что при стирании информации с любого физического носителя выделяется тепло. В пересчете на бит оно экстремально мало, но современные вычислительные системы настолько мощны, что в них может выделяться измеримое количество тепла, и принцип Ландауэра был подтвержден экспериментально. И если вспомнить продемонстрированную Эйнштейном эквивалентность энергии и массы (согласно известной формуле E = mc²), можно сказать, что информация также эквивалентна им, представляя особое состояние материи.

Эта информация может быть каким-то образом «прошита» в элементарных частицах, хотя обнаружить ее присутствие не так-то просто. Однако недавно физик из Портсмутского университета в Великобритании Мелвин Вопсон (Melvin Vopson) предложил эксперимент, который мог бы доказать эквивалентность массы, энергии и информации (M/E/I). Свои расчеты ученый приводит в статье, опубликованной в журнале AIP Advances. «Информация, заключенная в электроне, в 22 миллиона раз легче него самого, — объясняет ученый, — но и ее можно измерить, если стереть».

Для этого Вопсон предлагает обратиться к взаимодействию вещества с антивеществом. Ведь при каждой встрече частицы с античастицей они взаимно аннигилируют. Заодно уничтожается информация, которая гипотетически содержится в них. Все их массы переходят в энергию, выделяясь в виде фотонов разной длины волны. Так, при аннигиляции электрона и позитрона обычно выбрасываются два гамма-фотона с энергией в 511 килоэлектронвольт, что регулярно фиксируется детекторами, работающими на ускорителях и коллайдерах частиц.

Однако если частицы заключают еще и информацию, этими фотонами дело не исчерпывается. При аннигиляции частиц информация стирается, и, если принцип эквивалентности M/E/I прав, она должна также приводить к появлению фотонов, хотя намного меньших энергий. Расчеты Мелвина Вопсона показывают, что стирание информации пары электрон-позитрон должно создавать пару низкоэнергетических фотонов инфракрасного диапазона с длиной волны около 50 микрометров.

Ученые, исследующие столкновения частиц в ускорителях, до сих пор даже не пытались искать такие фотоны, но теперь, видимо, стоит хотя бы попробовать. Ведь если принцип M/E/I справедлив, это будет иметь самые серьезные последствия для нашего понимания фундаментального устройства Вселенной.