Quante informazioni contiene l’universo? La risposta è in un numero

Il tentativo di comprendere la natura ultima del nostro universo è, con buona approssimazione, al centro della ricerca filosofica e scientifica di tutti i tempi.
Ma una scienza, tra le altre, ha fatto della ricerca dello schema ultimo dell’esistente il motivo centrale del suo studio: la fisica teorica, dopo Einstein, non ha fatto altro che cercare risposte alla “domanda fondamentale sulla vita, l’universo e tutto quanto” – per citare uno dei filosofi preferiti di Elon Musk.

Un approccio del tutto nuovo alla domanda sull’universo e tutto quanto è quello proposto dal fisico Melvin Vopson, che ha deciso letteralmente di contare il numero totale di informazioni contenute nell’intero universo osservabile.

Le informazioni che governano l’universo

In una grandiosa impresa solitaria, che ricorda le grandi scoperte di inizio secolo, il fisico Melvin Vopson dell’Università di Portsmouth, nel Regno Unito, ha deciso di quantificare le informazioni contenute nell’intero universo osservabile, fornendone una stima numerica.

L’affascinante studio, pubblicato su AIP Advances, nasce da una premessa che è acquisizione altrettanto recente: l’ipotesi cioè che – insieme a massa ed energia – l’informazione sia una delle strutture di base della realtà che conosciamo.

Secondo le ultime teorie, l’informazione – espressa in bit – contiene le regole che governano l’esistenza di materia ed energia, e potrebbe addirittura essere un quinto stato della materia.
Perché quindi non iniziare dal contare quanti bit contiene l’Universo? Per farlo, Vopson ha prima fornito una stima di quante informazioni su se stessa contiene una singola particella elementare, come un elettrone.

Secondo Vopson, i cui calcoli hanno seguito le indicazioni contenute nella Teoria dell’Informazione di Shannon, ogni particella dell’universo contiene 1509 bit di informazioni che ne determinano esistenza e comportamento.

Per calcolare quante informazioni contengano le particelle elementari, Vopson ha applicato i calcoli di Shannon sull’entropia dell’informazione, secondo cui il contenuto d’informazione di un messaggio dipende dalla probabilità: meno probabile è l’informazione, più grande sarà la quantità di informazioni contenute nel messaggio.

Usando i complicati calcoli di Shannon, Vopson ha quindi calcolato quante informazioni sono contenute nella massa, nella carica e nello spin di protoni, neutroni e elettroni, per giungere ad una stima numerica del numero totale di bit contenuti nell’universo.

“È la prima volta che si usa questo approccio per misurare le informazioni contenute nell’universo” afferma Vopson: ed il suo studio, in effetti, “fornisce una predizione numerica molto chiara”.

Quanto è grande il tutto?

Lo studio di Vopson, che restringe i calcoli all’universo visibile, escludendo quindi le antiparticelle e le forze invisibili come i bosoni: “abbiamo considerato i bosoni come responsabili per il trasferimento dell’informazione, non per la sua conservazione”, spiega il fisico.

Secondo la teoria su cui poggia l’eroico calcolo di Vopson, infatti, l’informazione potrebbe essere contenuta soltanto in “particelle stabili con massa a riposo diversa da zero”, nulla a che vedere dunque con i bosoni trasportatori.

Il numero che fornisce la risposta al quesito di Vopson è una cifra a 80 zeri, leggermente più bassa delle precedenti stime, che includevano nel computo le particelle non stabili e le correnti bosoniche, anche se, ammette Vopson “la loro capacità di registrare informazioni è innegabile”.

“L’informazione potrebbe anche essere contenuta in altre forme, inclusa la stessa superficie del tessuto dello spazio-tempo”, afferma il fisico.

Quanto è grande il tutto, quindi, secondo i calcoli di Vopson? Ebbene, l’universo osservabile contiene circa 6 × 10 (elevato alla potenza di 80) bit di informazioni.

Il nuovo calcolo potrebbe essere di grande importanza per l’indagine sulle nuove teorie fisiche che tentano di spiegare l’universo: tra le ipotesi più affascinanti, c’è quella che proprio l’informazione potrebbe essere la materia oscura che i fisici di tutto il mondo stanno cercando da tempo.