Holographic Dark Information Energy ottiene il mio voto per il miglior mix di concetti teorici arcani espressi nel numero più breve di parole - e solo per mantenerlo interessante, si tratta principalmente di entropia.
La seconda legge della termodinamica richiede che l'entropia di un sistema chiuso non possa diminuire. Quindi lascia cadere un pezzo di ghiaccio in un bagno caldo e la seconda legge richiede che il ghiaccio si sciolga e l'acqua del bagno si raffreddi, spostando il sistema da uno stato di disequilibrio termico (bassa entropia) verso uno stato di equilibrio termico (alta entropia). In un sistema isolato (o in un bagno isolato) questo processo può muoversi solo in una direzione ed è irreversibile.
Un'idea simile esiste nella teoria dell'informazione. Il principio di Landauer afferma che qualsiasi manipolazione logicamente irreversibile delle informazioni, come la cancellazione di un pezzetto di informazione, equivale a un aumento dell'entropia.
Ad esempio, se continui a fotocopiare la fotocopia che hai appena fatto di un'immagine, le informazioni in quell'immagine si deteriorano e alla fine vanno perse. Ma il principio di Landauer dice che l'informazione non è tanto persa, quanto convertita in energia che viene dissipata dall'atto irreversibile di copiare una copia.
Traducendo questo pensiero in una cosmologia, Gough propone che man mano che l'universo si espande e la densità diminuisce, anche i processi ricchi di informazioni come la formazione stellare diminuiscono. O per dirla in termini più convenzionali - man mano che l'universo si espande, l'entropia aumenta poiché la densità di energia dell'universo viene costantemente dissipata attraverso un volume maggiore. Inoltre, ci sono meno opportunità per la gravità di generare processi a bassa entropia come la formazione stellare.
Quindi in un universo in espansione c'è una perdita di informazioni - e secondo il principio di Landauer questa perdita di informazioni dovrebbe rilasciare energia dissipata - e Gough afferma che questa energia dissipata rappresenta la componente di energia oscura dell'attuale modello standard dell'universo.
Vi sono obiezioni razionali a questa proposta. Il principio di Landauer è in realtà un'espressione di entropia nei sistemi di informazione, che può essere modellata matematicamente come se erano sistemi termodinamici. È un'affermazione audace affermare che questa ha una realtà fisica e una perdita di informazioni in realtà rilascia energia - e dal momento che il principio di Landauer lo esprime come energia termica, non sarebbe quindi rilevabile (cioè non oscuro)?
Esistono prove sperimentali della perdita di informazioni che rilascia energia, ma probabilmente si tratta solo della conversione di una forma di energia in un'altra - l'aspetto della perdita di informazioni che rappresenta solo la transizione dall'entropia da bassa a alta, come richiesto dalla seconda legge della termodinamica. La proposta di Gough richiede che la "nuova" energia venga introdotta nell'universo dal nulla - anche se per essere onesti, questo è praticamente ciò che richiede anche l'attuale ipotesi di energia oscura tradizionale.
Tuttavia, Gough sostiene che la matematica dell'energia dell'informazione fa un lavoro molto migliore nel rendere conto dell'energia oscura rispetto alla tradizionale ipotesi sull'energia del vuoto quantistico che prevede che ci dovrebbero essere 120 ordini di grandezza in più di energia oscura nell'universo di quanto apparentemente ci sia.
Gough calcola che l'energia dell'informazione nell'attuale era dell'universo dovrebbe essere circa 3 volte il suo attuale contenuto di energia di massa - che si allinea strettamente con l'attuale modello standard di 74% di energia oscura + 26% di tutto il resto.
Invocare il principio olografico non aggiunge molto alla fisica dell'argomento di Gough - presumibilmente è lì per rendere la matematica più facile da gestire rimuovendo una dimensione. Il principio olografico vuole che tutte le informazioni sui fenomeni fisici che si verificano all'interno di una regione 3D dello spazio possano essere contenute su una superficie 2D che delimita quella regione dello spazio. Questo, come la teoria dell'informazione e l'entropia, è qualcosa con cui i teorici delle stringhe trascorrono molto tempo alle prese, non che ci sia qualcosa di sbagliato in questo.
Ulteriori letture:
Gough Holographic Dark Information Energy.
